DE2203087B2

DE2203087B2 - TUNGSTEN HALOGEN BULB

Info

Publication number: DE2203087B2
Application number: DE19722203087
Authority: DE
Inventors: James Richard London Coaton
Original assignee: Thorn Electrical Industries Ltd
Current assignee: EMI Group Ltd
Priority date: 1971-01-22
Filing date: 1972-01-22
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE2203087A1; IT946826B; NL7200850A; AU458233B2; GB1345901A; DE2203087C3; FR2123009A5; CA940998A; BE778347A; SE367511B; AT308899B; ZA72271B; CH558083A; AU3819572A

Description

λ L ITλ L IT

milmil

\ = der ThcrmouiffusionskoclTizicnl des Halogens in der Füllung,\ = the thermal diffusion coefficient of the halogen in the filling,

L = innere Länge des Röhrenkolbcns. >i> L = inner length of the tube piston. >i>

I T = Temperaturdiffercnz vom Faden bis zurI T = temperature difference from the thread to the

Kolbenwand.Piston wall.

T = mittlere Gastemperatur,
<" = (/·,-/■, )/2, T = mean gas temperature,
<"= (/ ·, - / ■,) / 2,

wobeiwhereby

r, = Radius des gewendeilen Fadens,
/·, = Innenradius des Kolbens ist.r, = radius of the twisted thread,
/ ·, = Inner radius of the piston.

Die genannte OE-PS 2 53 619 beschreibt eine Wolframhalogenglühlampe, bei der Brom für den chemischen Transportzyklus verwendet wird, wobei die Kolbenwand während des Brennens der Lampe eine Temperatur von mindestens 300⁰C annehmen muß. Eine Aussage darüber, daß bei geneigler Lampe eine ungleichmäßige Verteilung des Broms im Lampenkolben auftreten würde, ist nicht getroffen. Um so weniger wird in der OE-PS angestrebt, Abhilfe für die Halogenabsonderung bei geneigter Lampe zu --chaffen.The OE-PS 2 53 619 mentioned describes a tungsten halogen incandescent lamp in which bromine is used for the chemical transport cycle, the bulb wall having to assume ^{a temperature of at least 300 ° C. while the lamp is burning.} No statement has been made about the fact that an inclined lamp would result in an uneven distribution of the bromine in the lamp bulb. All the less, the OE-PS seeks to remedy the halogen emission when the lamp is tilted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wolframhalogenglühlampe zu schaffen, die universal einsetzbar ist, d. h. unter jedem beliebigen Neigungswinkel befriedigend brennt.The invention is based on the object of creating a tungsten halogen incandescent lamp that is universal can be used, d. H. Burns satisfactorily at any angle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Wolframhalogenglühlampe der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved with a tungsten halogen incandescent lamp of the type mentioned at the beginning solved with the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

Der höchste Absonderungsgrad des Halogens, der beim ungünstigsten Brennwinkel eintreten kann, kann somit durch einen Wert γ max bezeichnet werden, der aus den Abmessungen und anderen Parametern der Lampe errechnet werden kann. Versuche haben nämlich gezeigt, daß, wenn eine Lampe universell brennen soll, der Wert von γ max niedriger als ein bestimmter numerischer Wert sein muß, welcher dem maximal zulässigen Grad der Halogenabsonderung entspricht. Der numerische Wert von γ max läßt sich mit der im Anspruch 1 genannten Gleichung berechnen.The highest degree of halogenation that can occur at the most unfavorable focal angle can thus be designated by a value γ max, which can be calculated from the dimensions and other parameters of the lamp. Tests have shown that if a lamp is to burn universally, the value of γ max must be lower than a certain numerical value which corresponds to the maximum permissible degree of halogen separation. The numerical value of γ max can be calculated using the equation mentioned in claim 1.

und daß γ max nicht größer ist als 1,0, wenn das eingeleitete Halogen von rein elementarer Form ist, oder als 1,6, wenn das eingeleitete Halogen in Form einer Verbindung ist, welche Halogen im Betrieb der Lampe freisetzt.and that γ max is not greater than 1.0 if the halogen introduced is of purely elemental form, or 1.6 if the halogen introduced is in the form of a compound which releases halogen when the lamp is in operation.

2. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen Brom ist.2. Incandescent lamp according to claim 1, characterized in that the halogen is bromine.

3. Glühlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brom in Form von Bromphosphornitril eingebracht ist.3. Incandescent lamp according to claim 2, characterized in that that the bromine is introduced in the form of bromophosphonitrile.

4. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen Chlor ist.4. Incandescent lamp according to claim 1, characterized in that the halogen is chlorine.

5. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlor in Form von Chlorphosphornitril eingebracht ist.5. Incandescent lamp according to claim 4, characterized in that the chlorine is in the form of chlorophosphoronitrile is introduced.

6. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung Xenon oder Krypton enthält.6. Incandescent lamp according to claim 1, characterized in that the gas filling is xenon or krypton contains.

Die Erfindung betrifft eine Wolframhalogenglühlampe mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen, wie sie z. B. aus der OE-PS 53 619 bekannt ist.The invention relates to a tungsten halogen incandescent lamp with the features set out in the preamble of claim 1 mentioned features, as z. B. from OE-PS 53 619 is known.

Bekanntlich kann, wenn die Länge dieser Lampen etwa das Achtfache des Kolbendurchmessers überschreitet, sich das Halogen absondern, d. h. eine ungleichmäßige Verteilung im Lampenkolben einneh- wi men, wenn die Lampe um mehr als wenige Grade aus der horizontalen Stellung geneigt wird. Dies hat zur Folge, daß die Lampe einen Halogenüberschuß am unteren Ende des Kolbens und einen Halogenmangel an dessen oberen Ende erhält, was zu einem Zusammen- to bruch des chemischen Transportzyklus führt und zur Folge hat, daß sich der Kolben im Halogenmangelbereich schwärzt.As is well known, if the length of these lamps exceeds about eight times the bulb diameter, segregate the halogen, d. H. assume an uneven distribution in the lamp bulb men when the lamp is tilted more than a few degrees from the horizontal position. This has to As a result, the lamp shows an excess of halogen at the lower end of the bulb and a halogen deficiency the upper end of which receives what results in a to rupture of the chemical transport cycle and has the consequence that the bulb is in the halogen deficiency range blackens.

Table 1

Berechnete Werte des Thcrmodiflusionstaktors bei einer mittleren Gastemperatur von 2000°K unter der Annahme einer Halogenbewegung in der GasfüllungCalculated values of the thermal modiflusion factor at an average gas temperature of 2000 ° K below the Assumption of halogen movement in the gas filling

Halogenhalogen

Thermodiflusionslaklor Thermodiflusion glass

Ar
Kr
Xe
Ar
Kr
Xe
Ar
Kr
XeAr
Kr
Xe
Ar
Kr
Xe
Ar
Kr
Xe

1,1, -0,450-0.450 I₂ I ₂ -0,310-0.310 1,1, -0,195-0.195 Br,Br, -0,377-0.377 Br,Br, -0,198-0.198 Br₂ Br ₂ -0,066-0.066 Cl,Cl, -0,1775-0.1775 Cl,Cl, -0,0422-0.0422

Cl,Cl,

+0,1566+0.1566

Das Minuszeichen (-) zeigt an, daß sich das Halogen in der Lampe nach unten bewegt.The minus sign (-) indicates that the halogen is moving down the lamp.

Das Pluszeichen (+) zeigt an, daß sich das Halogen in der Lampe nach oben bewegt.The plus sign (+) indicates that the halogen is moving up the lamp.

Bei der Wahl des Wertes von γ max muß der maximal zulässige Halogenabsonderungsgrad festgelegt werden. Tabelle 2 zeigt die Änderung in der Halogenkonzentration am oberen Ende einer linearen Wolframhalogenglühlampe, die mit dem am wenigstens günstigen Winkel zur Horizontalen brennt, für verschiedene Werte von γ max. Die Konzentration ist in relativen Werten angegeben, wobei ein Wert von 1,0 einer gleichmäßigen Verteilung des Halogens in der Lampe,When choosing the value of γ max, the maximum permissible degree of halogen separation must be specified. Table 2 shows the change in the halogen concentration at the upper end of a linear tungsten halogen incandescent lamp, which burns with the least favorable angle to the horizontal, for various values of γ max. The concentration is given in relative values, with a value of 1.0 being a uniform Distribution of the halogen in the lamp,

beispielsweise wenn die Lampe horizontal brennt, entspricht.for example, when the lamp burns horizontally, corresponds to.

Table 2

Ym,nYm, n

Ilalogenkonzentration Ilalogen concentration

00 1,001.00 0,50.5 0,810.81 1,01.0 0,650.65 1,51.5 0,510.51 2,02.0 0,390.39 2,52.5 0,2')0.2 ') 3,03.0 0,220.22 3,53.5 0,160.16 4,04.0 0,120.12

In den meisten Fällen ist bei Verwendung von elementarem Halogen eine untere Grenze von 0,65 der relativen Halogenkonzentration zufriedenstellend, was einem Wert von γ max < 1,0 entspricht. In bestimmten Fällen kann dieser Wert überschritten werden, wie nachfolgend erläutert wird._In most cases, when using elemental halogen, a lower limit of 0.65 of the relative halogen concentration is satisfactory, which corresponds to a value of γ max < 1.0. In certain cases, this value can be exceeded, as explained below.

Die Faktoren L, AT, T und ω lassen sich nicht verändern, jedoch kann durch die Wahl verschiedener Gasfüllungs/Halogengemische α verändert werden und die Tabelle 1 gibt berechnete Werte von cc für verschiedene Kombinationen. Wenn γ max klein sein soll, muß sich <x Null annähern, so daß die besten ;o Kombinationen XE/Br? (<x = 0,066) und Kr/Cl₂ /^ — 0,042) sind, die bei vielen praktisch ausgeführten Lampen Werte von γ max < 1 ergeben.The factors L, AT, T and ω cannot be changed, but α can be changed by choosing different gas / halogen mixtures and Table 1 gives calculated values of cc for different combinations. If γ max is to be small, <x must approach zero, so that the best; o combinations XE / Br? (<x = 0.066) and Kr / Cl ₂ / ^ - 0.042), which result in values of γ max <1 in many practical lamps.

Der Hauptnachteil der Verwendung von Bri oder Cb besteht darin, daß deren Menge außerordentlich j-> schwierig abzumessen ist. Jeder Überschuß verursacht eine Korrosion der festen Wolframhalterungen und -fäden, während ein Mangel zur Kolbenschwärzung führt. Dies erfordert, daß die zulässige Toleranz in der Halogenkonzentration innerhalb engerer Grenzen sein _w muß als diejenigen, welche durch die Berücksichtigung der Halogenabsonderung bestimmt sind.The main disadvantage of using Bri or Cb is that their amount is extremely difficult to measure. Any excess will corrode the solid tungsten supports and filaments, while a shortage will blacken the bulb. This requires that the allowable tolerance _w to be in the halogen concentration within narrower limits must than those which are determined by the consideration of the halogen secretion.

Zur Regelung der Wirkung von überschüssigem Brom wird oft Bromwasserstoff verwendet, jedoch hat, wenn eine lineare Lampe unter einem Winkel betrieben 4-, wird, der Wasserstoff das Bestreben, sich am oberen Ende zu konzentrieren, wodurch die Aktivität des Transportzyklus herabgesetzt wird und eine Kolbenschwärzung die Folge ist. Ferner diffundiert bei Lampen von mehr als 1000 Stunden Lebensdauer der Wasser- -,0 stoff aus dem Quarzkolben heraus, so daß in der späteren Betriebsdauer ein Bromüberschuß erhalten wird.Hydrogen bromide is often used to regulate the effect of excess bromine, but When a linear lamp is operated at an angle 4-, the hydrogen will tend to move towards the top Concentrate end, reducing the activity of the transport cycle and a piston blackening The result is. Furthermore, in lamps with a lifespan of more than 1000 hours, the water -, 0 material out of the quartz flask, so that an excess of bromine is obtained in the later operating time will.

Eine weitere Form der Regelung besteht in der Verwendung von Alkylhalogeniden, beispielsweise im -,> Falle von Brom, von Methylbromid oder Methylenbromid. Auch diese Regelung beruht auf Bromwasserstoff als Regelmittel und unterliegt dem gleichen Nachteil, nämlich dem Verlust an Wasserstoff durch Diffusion über eine lange Lampenbetriebsdauer. wiAnother form of regulation consists in the use of alkyl halides, for example im -,> Case of bromine, methyl bromide or methylene bromide. This regulation is also based on hydrogen bromide as a control means and is subject to the same disadvantage, namely the loss of hydrogen by diffusion over a long lamp life. wi

Diese Schwierigkeit kann durch die Verwendung von Bromphosphornitril. Chlorphosphornitril oder Gemischen hiervon als Halogenquelle vermieden werden, wie in der DT-OS 20 01 978 beschrieben ist. In diesem Fall regelt der Phosphor die Menge des freien Halogens in der Lampe und verhindert eine Korrosion am unteren Ende der Lampe, wo ein geringer HalogenüDerschuß vorhanden ist, so daß durch ihn eine wirklich universal brennende Lampe erhalten wird. Wenn ein Halogenphosphornitril als Halogenquelle verwendet wird, oder wenn eine weitere Verbindung wie Bromwasserstoff oder die vorerwähnten Alkylbromide benutzt wird, welche ein Halogen im Betrieb der Lampe freisetzen und auf diese Weise für die Speicherung von überschüssigem Halogen in verfügbarer, jedoch unschädlicher Weise sorgen, kann der Wert von γ max auf 1,6 erhöht werden und immer noch eine annehmbare universal brennende Lampe erhalten werden.This difficulty can be caused by the use of phosphorophosphorus nitrile. Chlorophosphonitrile or mixtures thereof are avoided as a halogen source, as is described in DT-OS 20 01 978. In this case the phosphor regulates the amount of free halogen in the lamp and prevents corrosion at the lower end of the lamp, where there is a small excess of halogen, so that a truly universal lamp is obtained through it. If a halophosphonitrile is used as the halogen source, or if a further compound such as hydrogen bromide or the aforementioned alkyl bromides is used, which release a halogen when the lamp is in operation and in this way ensure the storage of excess halogen in an available but harmless manner, the can The value of γ max can be increased to 1.6 and still an acceptable universal burning lamp can be obtained.

Nachfolgend werden drei Beispiele von universal brennenden linearen Wolframhalogenglühlampen gemäß der Erfindung gegeben, bei denen das Halogen in Form eines Halogenphosphornitrils benutzt wird, so daßy mar < 1,6.In the following three examples of universal burning linear tungsten halogen incandescent lamps according to the invention are given, in which the halogen is used in the form of a halophosphonitrile, so that y mar < 1.6.

example 1

Eine lineare Lampe von herkömmlicher Bauart für 240 Volt, 1500 Watt, mit den folgenden DatenA linear lamp of conventional design for 240 volts, 1500 watts, having the following specifications

L = 175 mm, 4 T= 2200 K, f= 1900 K, ω =1,65L = 175 mm, 4 T = 2200 K, f = 1900 K, ω = 1.65

wird gasgefüllt mit 2 Atmosphären Xenon und Brom in Form von 90 μg Bromphosphornitril. In diesem Falle beträgtis filled with gas with 2 atmospheres of xenon and bromine in the form of 90 μg of bromophosphoronitrile. In this case

0,066
5,6560.066
5.656

175
1,65175
1.65

22002200

= 1.44= 1.44

und diese Lampe brennt universal bis zu einer Lebensdauer von 2000 Stunden.and this lamp burns universally up to a service life of 2000 hours.

Example 2

Als billigere Alternative zu einer Xenongasfüllung kann eine Lampe von ähnlicher Bauart für den Betrieb unter jedem Winkel ohne Korrosion des Fadens, des Fadenendes oder der Halterungen und ohne Kolbenschwärzung hergestellt werden, wenn eine Füllung mit Krypton von 2 Atmosphären und 50 μg Chlorphosphornitril vorgenommen wird, wie in der DT-OS 20 01 978 beschrieben. In diesem Falle beträgtAs a cheaper alternative to a xenon gas filling, a lamp of a similar design can be used for operation at every angle without corrosion of the thread, the thread end or the holders and without blackening of the piston be prepared if a filling with krypton of 2 atmospheres and 50 μg of chlorophosphoronitrile is carried out as described in DT-OS 20 01 978. In this case

0,042 · 125 · 2200 5,656 · 1,65 · 19000.042 x 125 x 2200 5.656 x 1.65 x 1900

= 0.92= 0.92

Example 3

Eine Photolampe herkömmlicher Bauart für 240 V, 1000 W, mit den folgenden DatenA conventional type of photolamp for 240 V, 1000 W, with the following data

L = 65 mm, Δ T= 2300 K, T= 2050 Κ,ο)= 1,65L = 65 mm, Δ T = 2300 K, T = 2050 Κ, ο) = 1.65

wird mit Krypton von 2,5 Atmosphären und mit 50 μg Bromphosphornitril gefüllt. In diesem Falle beträgtis filled with krypton of 2.5 atmospheres and with 50 μg of bromophosphoronitrile. In this case

0,198 · 65 ■ 2300 5,656- 1.65 ■ 2000 0.198 · 65 ■ 2300 5.656-1.65 ■ 2000

1.55 .1.55.

Dies ist ein Grenzfall, jedoch möglich, da die Soll-Lampenlebensdauer nur 15 Stunden beträgt.This is a borderline case, but possible because the target lamp life is only 15 hours.

Claims

Patent claims:

1. Tungsten halogen incandescent lamp with a long, translucent tubular bulb in which a gas filling containing a · -> halogen or a halogen compound and a substantially coaxially arranged coiled thread is provided between power leads, characterized in that a factor κι γ max by the following for the gas filling Equation is determined: