DE19843525A1

DE19843525A1 - Halogenglühlampe

Info

Publication number: DE19843525A1
Application number: DE19843525A
Authority: DE
Inventors: Thomas Noll; Karlheinz Vogl; Rudolf Horndasch; Matthias Damm
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1998-09-23
Filing date: 1998-09-23
Publication date: 2000-03-30
Also published as: CA2282984A1; US6153974A

Abstract

Eine Halogenglühlampe enthält als Füllung Edelgas, Halogenzusatz, Kohlenstoff sowie Stickstoff und in Form einer Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung, bevorzugt N¶2¶O.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von einer Halogenglühlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um Niedervolt-Glühlampen, mit konventioneller Hochdruckfüllung oder auch neuartiger Niederdruckfüllung.

Stand der Technik

Aus der Schrift PCT/DE 94/01 526 ist bereits eine Halogenglühlampe für Niedervolt betrieb, also bis etwa 60 V (typisch 6 bis 24 V), bekannt. Der übliche Fülldruck im Falle der Hochdruckversion liegt bei 5 bis 15 bar eines Inertgases. Seit kurzem sind auch Niederdruckversionen möglich, deren Fülldruck bei typisch 0,1 bis 5 bar liegt. Als inertes Edelgas wird meist Xenon oder Krypton verwendet, als Halogenzusatz beispielsweise Jodethan (C₂H₅J). Bei diesen Lampen wird häufig Stickstoff (N₂) bei gemengt, um eine hohe Schaltfestigkeit zu erreichen. Der Anteil des N₂ liegt dabei üblich bei ca. 5 bis 10%. Die Stickstoffzugabe kann jedoch zu einer frühzeitigen Schwärzung und damit zu einer verminderten Lebensdauer führen.

Aus der US-A 4 015 157 ist eine Halogenglühlampe mit langer Lebensdauer für Hochvoltbetrieb bekannt, deren Füllung neben Edelgas, einer halogenierten Koh lenwasserstoffverbindung, wobei nur Jod als Halogen zugelassen ist, und Stickstoff zur Unterdrückung eines Lichtbogens auch Sauerstoff (zur Unterdrückung der Kol benschwärzung) enthält in Form von CO. Dies bedingt allerdings einen hohen Ge samtgehalt an Kohlenstoff, was zur Versprödung metallischer Teile im Kolben füh ren kann. Eine ausreichende Menge an Sauerstoff kann auch bereits durch die beim Evakuieren als restliche Verunreinigung im Kolben zurückbleibende Luft (sog. Restsauerstoff) bereitgestellt sein. Problematisch ist dabei, daß der Gehalt an Restsauerstoff starken Schwankungen unterworfen ist, da er von Feinheiten des Evakuierungsprozesses abhängt, so daß damit eine zuverlässige lange Lebensdauer nur schwer zu erreichen ist. Insbesondere ist es sehr aufwendig, wenn der Eva kuierungsprozeß peinlich genau überwacht werden muß.

Die Bedeutung der Rolle des Sauerstoffs für den Halogenkreislauf ist bereits in Technisch-wissenschaftlichen Abhandlungen der Osram-Gesellschaft Bd. 11, Springer Verlag 1973, S. 55-59, ausführlich beschrieben. Demnach ist bei Jod und bei Brom als Halogen die Anwesenheit einer geringen Menge Sauerstoff, evtl. als Sauerstoffverbindung CO, für den Kreisprozeß notwendig.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halogenglühlampe dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die eine hohe Schaltfestigkeit und gleichzeitig eine lange Lebensdauer besitzt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Halogenglühlampe zeichnet sich durch folgende Füllungsbe standteile aus: Edelgas, Halogenzusatz, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff.

Als Inertgas wird mindestens eines der Edelgase Ar, Kr und Xe verwendet. Als Ha logen eignet sich Jod oder Brom, evtl. auch Jod in Verbindung mit Brom. Der Anteil des Halogens sollte etwa im Bereich zwischen 0,02 und 2 mol.-% liegen. Die bei gefügte Menge an Kohlenstoff sollte insbesondere so bemessen sein, daß das Ver hältnis Halogen : Kohlenstoff zwischen 1 und 5 liegt. Kohlenstoff ist vorteilhaft als halogenierte Kohlenwasserstoffverbindung eingebracht. Als Richtschnur für die Beimengung von Sauerstoff dient die Überlegung, daß der Sauerstoffanteil so ge wählt wird, daß der Kohlenstoff, der aus der Kohlenwasserstoffverbindung und aus evtl. vorhandenen Verunreinigungen, beispielsweise aus dem Draht des Leuchtkör pers, stammt, im Betrieb möglichst vollständig zu CO oxidieren kann. Insbesondere kann ein molares Verhältnis C : O ⊆ 1 günstige Ergebnisse liefern.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bereits ein sehr geringer Zusatz an N₂ unter 1 mol.-% ausreicht, um eine hohe Schaltfestigkeit zu erzielen und die Ausbil dung eines Lichtbogens, der zu Frühausfällen führt, zu vermeiden. Da sich heraus gestellt hat, daß N₂ die schnelle Schwärzung des Kolbens begünstigt, kommt eine sehr geringe Dosierung des N₂ einer langen Lebensdauer von Halogenglühlampen sehr entgegen.

Eine ideale Kombination zur Lösung beider Probleme konnte jetzt im Einsatz einer Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung, bevorzugt von N₂O (Lachgas), gefunden werden. Denn für beide Komponenten ist lediglich eine geringe Dosierung notwendig, so daß sie gemeinsam in einer einzigen Verbindung zugesetzt werden können. Zudem wird der Kohlenstoff-Anteil nicht erhöht. Hinsichtlich Sauerstoff liegt der Vorteil auch darin, daß eine sehr genau definierte Menge dieser Komponente zugesetzt wird. Dabei ist vorausgesetzt, daß die zugesetzte Sauerstoffmenge deutlich höher liegen kann als der natürliche Gehalt an Restsauerstoff. Somit herrschen reproduzierbare Bedingungen, ohne daß eine extreme Sorgfalt beim Evakuierungsprozeß aufge wendet werden muß.

Als Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung eignen sich neben Lachgas auch andere Stickoxide wie NO oder NO₂-Lachgas zeichnet sich dadurch aus, daß es chemisch relativ stabil ist. Es ist stark komprimierbar, so daß es in der Fertigung mit hohem Druck bereitgestellt werden kann. Es zersetzt sich erst im Betrieb der Lampe, wobei seine beiden Komponenten freigesetzt werden. Das Lachgas kommt dem für Nie dervoltlampen, insbesondere bei Niederdruck, günstigen Verhältnis N : O ≧ 1 am be sten entgegen. Vor allem bei Niederdrucklampen kann das freigesetzte N₂ als Löschgas für einen evtl. auftretenden Lichtbogen wirken. Die Dosierung des Lach gases liegt bevorzugt zwischen 200 ppm und 0,8 mol.-%, vorteilhaft zwischen 0,2 und 0,8 mol.-%. Der geringe Stickstoffanteil reicht aus, um die Lampen schaltfest zu machen und Überschlage zu verhindern. Der geringe Sauerstoffanteil genügt, um den Halogenkreisprozeß in Gang zu halten und damit die Kolbenschwärzung zu verhindern. Auch bei Mittelvolt- und Hochvoltlampen (Betrieb an Spannungen zwi schen 80 und 240 V) kann damit das Problem von Überschlägen zwischen Teilen des Leuchtkörpers und der Stromzuführungen gelöst werden.

Als Edelgas hat sich besonders Krypton bewährt. Bei Niederdrucklampen hat sich als Halogenzusatz vor allem Jodethan und Methyljodid bewährt. Bei Hochdrucklam pen eignen sich auch Brom- und Jod-haltige Zusätze gut in Verbindung mit N₂O. Die Dosierung des Jodethan im Verhältnis zu Lachgas ist vorteilhaft so bemessen, daß ihr molares Verhältnis im Bereich 1 : 3 bis 3 : 1 liegt.

Figuren

Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher er läutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Halogenglühlampe in Niedervolttechnik.

Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 ist eine Halogenglühlampe mit einer Nennspannung von 6 V und einer Leistung von 10 W gezeigt. Sie besteht aus einem Kolben 1 aus Quarzglas, der einseitig durch eine Quetschung 2 verschlossen ist. Im Innern des Kolbens ist ein Leuchtkörper 6 axial angeordnet. Er wird von zwei Stromzuführungen 3 gehaltert, die mit Molybdän-Folien 4 in der Quetschung verbunden sind. Die Folien 4 sind ih rerseits mit äußeren Sockelstiften 5 verbunden.

Die Füllung besteht in einem ersten Ausführungsbeispiel in Niederdrucktechnik aus 1 bar Krypton mit einer Beimengung von 0,2 mol.-% Jodethan (C₂H₅J) oder CH₃J. Des weiteren ist 0,3 mol.-% N₂O beigefügt.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel in Hochdrucktechnik besteht die Füllung aus 8 bar Krypton mit einer Beimengung von 0,1 mol.-% Jodethan (C₂H₅J) oder Methyl jodid (CH₃J). Des weiteren ist 0,05 mol.-% N₂O beigefügt.

Claims

1. Halogenglühlampe mit einem Kolben (1), in dem mindestens ein Leuchtkörper (6) eingeschlossen ist, und mit einer Füllung aus Edelgas und einem Halo genzusatz, der Jod enthält, wobei die Füllung außerdem Kohlenstoff und Stickstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung zusätzlich Sauer stoff in Form einer Stickstoff-Sauerstoff-Verbindung enthält.

2. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koh lenstoff als halogenierter Kohlenwasserstoff eingebracht ist.

3. Halogenglühlampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koh lenwasserstoff C₂H₅J oder CH₃J ist.

4. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stick stoff-Sauerstoff-Verbindung ein Stickoxid ist.

5. Halogenglühlampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stickoxid N₂O ist.

6. Halogenglühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver hältnis zwischen C₂H₅J und N₂O zwischen 3 : 1 und 1 : 3 liegt.

7. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mola re Verhältnis C : O ⊆ 1 ist.

8. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Edel gas Krypton ist.

9. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Halogenzusatzes bei 0,02 bis 2 mol.-% liegt.

10. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lam pe eine Niedervoltlampe, insbesondere in Niederdrucktechnik, ist.