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Gasgefüllte elektrische Glühlampe
Die Erfindung betrifft gasgefüllte elektrische Glühlampen mit wendelförmigen Wolframglühkörpern und bezweckt die Erhöhung der Qualität und des Verkaufswertes solcher Glühlampen durch weitgehende Vermeidung von Gasentladungen in der Lampe.
Es ist bekannt, dass in gasgefüllten elektrischen Glühlampen mit wendelförmigen Wolframglühkörpern
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insbesondere nach dem Einschalten, oft elektrische Gasentladungen auftreten, wobei dann ein Strom wesentlich höherer Intensität durch das Gas als durch den Glühfaden fliesst. Diese sogenannte Bogenentladung kann zerstörende Wirkungen ausüben, indem sie die Stromzuführungen zum Schmelzen bringt, Sprünge im Füsschen der Lampen verursacht, den Sockel beschädigt, ja sogar die ganze Glühlampe explosionsartig zerstören kann. Dieses, mangels besonderer Massnahmen eine zerstörende Wirkung ausübende heftige Mass der Bogenentladung wird in der Praxis Lichtbogenkurzschluss, Kurzschluss durch Abblitzen, in vorliegender Beschreibung"Abblitzen"genannt.
Als schützende Massnahme gegen die zerstörende Wirkung des Abblitzens ist es bekannt, jenen Abschnitt des einen oder beider Stromzuführungsdrähte der Glühlampe, welcher durch den zwischen dem metallischen Sockel und dem Glaskörper liegenden Raum führt, als Sicherungsschmelzdraht auszubilden und derart zu bemessen, dass dieser Abschnitt den Betriebsstrom der Lampe durchlässt, jedoch zu Beginn der Bogenentladung infolge des plötzlichen Ansteigens des Stromes durchschmilzt.
Ausserdem werden bekanntlich die gasgefüllten Glühlampen selbst derart gebaut, dass das Entstehen einer Bogenentladung möglichst verzögert oder verhindert wird. Zu diesem Zweck wird der Edelgasfüllung der Lampe Stickstoff, meistens in einer Menge von etwa 5-20%, zugemischt und in der Lampe ein roter Phosphorgetter oder eventuell ein Sb2O3-Getter vorgesehen, wobei die Glühkörper, insbesondere die dop-
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im Gasraum gemessene Spannungsabfall einen vorbestimmten kritischen Wert nach Möglichkeit nicht erreiche. Es ist ferner bekannt, die Gefahr der Entstehung der Bogenentladung durch Erhöhung des Füllgasdruckes der Lampe zu verringern.
Im Laufe von Versuchen wurde festgestellt, dass die Gefahr des Abblitzens bei gasgefüllten Glühlampen, deren Gasfüllungbeinormaler Temperatur einen unter dem Atmosphärendruck liegendenDruckaufweistundauseinemderbekanntenundüblichenGemischevonEdelgasundStickstoffbesteht, hauptsächlich vom obengenannten Spannungsabfall entlang des Glühkörpersabhängtundpraktischerstdann vorhanden ist, wenn dieser Spannungsabfall, der in Volt/mm ausgedrückt zu werden pflegt und nachstehend kurz"Gradient"genannt wird, einen gewissen kritischen Wert überschreitet.
Bei einfach wendelförmigen Glühkörpern wird in der Glühlampenindustrie dieser Gradient mittels der Formel
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und bei doppelwendelförmigen Glühkörpern mittels der Formel
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die AnzahlGlühlampen verwendeten, meistens einfach wendelförmigen Glühkörpern, deren Gradient niedrig war, d. h.
12V/mmnur selten überstieg, war das Abblitzen bei entsprechend hergestellten Lampen, deren Füllgasdruck und Stickstoffgehalt genügend hoch war, eine seltene Erscheinung. Neuerdings werden aber gedrängtere, meidoppelwendelförmige Glühkörper verwendet, deren Gradient mehr als 12 V/mm, meistens 15 oder noch mehr V/mm beträgt, und bei solchen Glühkörpern ist die Gefahr des Abblitzens bereits sehr erheblich.
Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb solche Glühlampen, bei denen der Gradient mindestens 12, meistens aber 15 oder noch mehr V/mm betragt. Hiezu ist aber zu bemerken, dass bezüglich der Gefahr des Abblitzens nicht nur der entlang der Mantelfläche des Glühkörpers gemessene Gradient massgebend ist, sondern auch der im Gasraum gemessene Gradient, der zwischen zwei solchen Punkten des Glühkörpers bestimmt wird, deren Spannungsdifferenz gegeneinander bei der Nennspannung der Lampe 12 Volt über-
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zwei Punkte in Volt und L ihre im Gasraum gemessene Entfernung voneinander. Solche Gradientenkönnen bekanntlich bei solchen Lampen vorhanden sein, bei denen, wie z.
B. bei Projektionslampen, ein einfach wendelförmiger Glühkörpernichtgeradlinigoder bogenfürmig, sondern in gedrängter, z. B. zick- zackförmiger Anordnung mit zueinander parallelen, nahe zueinander liegenden geradlinigen Teilen angeordnet ist, wobei sich also Punkte verhältnismässig hoher Spannungsdifferenz des Glühkörpers recht nahe beieinander befinden können.
Demzufolge kann es bei solchen Lampen leicht vorkommen, dass, obzwar der auf Grund der obigen ersten oder gegebenenfalls zweiten Formel berechnete Gradient einen unter 12 liegenden Wert besitzt, der gemäss der dritten Formel bestimmte Gradient bedeutend höhere, oft das Mehrfache des entlang des Glühkörpermantels der geraden Glühkörperabschnitte vorhandenen betragende Werte aufweist, und demzufolge die Gefahr aes Abblitzens bei solchen Lampen ebenfalls vorhanden ist, und auch durch die hohe Fadentemperatur solcher Lampen erhöht wird. Für die Gefahr des Abblitzens ist nämlich ausser dem Gradienten auch die Betriebstemperatur des Glühkörpers, der Füllgasdruck und die Art und Zusammensetzung der Gasfüllung, insbesondere die Ionisationsspannung des in der Lampe vorhandenen Edelgases niedrigster Ionisationsspannung massgebend.
Die durch das Abblitzen verursachten eingangs erwähnten Beschädigungen bzw. Zerstörungen der Lampe können zwar durch Verwendung der obenerwähnten, in die Stromzuführungsdrähte eingebauten
Schmelzsicherungen vermieden werden, doch beseitigt die Verwendung solcher Sicherungen das infolge des Abblitzens auftretende vorzeitige Ausbrennen der Lampen nicht. Es kann nämlich beobachtet werden, dass eine ansehnliche Anzahl der Lampen, deren Gradient 12 bzw. 15 übersteigt, ihr Leben durch Abblitzen noch vor Ablauf der vorbestimmten durchschnittlichen Lebensdauer, oft nach verhältnismässig recht kurzer Brennzeit, beendet.
Obzwar die durchschnittliche Lebensdauer einer grösseren Anzahl von Lampen hiedurch in der Regel nicht wesentlich vermindert wird, da andere Lampen derselben Gruppe eine die durchschnittliche übersteigende Lebensdauer aufweisen, bedeutet das vorzeitige Ausbrennen der Lampen einen schwerwiegenden Nachteil, der den Verkaufswert der Lampen sehr nachteilig beeinflusst.
Zweck der Eifindung ist nun, gasgefüllte elektrische Glühlampen mit wendelförmigen Wolframglüh- körpern und einem mindestens 12 V/mm betragenden Gradienten von der Gefahr des Abblitzens praktisch zu befreien.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass ein überraschend geringer Zusatz von Wasserstoff beim
Vorhandensein von Stickstoff in der Edelgasfüllung der Lampe, insbesondere bei mit Phosphor gegetterten
Lampen, geeignet ist, die Gefahr des Abblitzens praktisch zu beseitigen. Die auf dieser unserer Entdek- kung beruhende Erfindung wurde unter Überwindung des berechtigten Vorurteils geschaffen, welches gegen die Verwendung von Wasserstoff als Zusatz zur Gasfüllung von Lampen mit Wolframglühkörpern sprach.
Der Zusatz von Wasserstoff in geringen Mengen zur Gasfüllung der Lampen wurde nämlich bereits vor mehr als 30 Jahren vorgeschlagen, u. zw. zum Zwecke, das Durchhängen des Glühkörpers der Lampe zu vermindern bzw. zu vermeiden. Obwohl es demnach seit Jahrzehnten bekannt ist, dass Wasserstoff als
Zusatz zu der aus Edelgas bestehenden und auch Stickstoff enthaltenden Gasfüllung der Lampen verwendet werden kann, wurde seine Verwendung aus nachfolgenden Gründen als verwerflich betrachtet und daher stets vermieden, umsomehr, als inzwischen die Verwendung neuzeitlicher Wolframglühfäden die Gefahr
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des Durchhängens der wendelförmigen Glühkörper beseitigt hat.
Das Vorhandensein solcher verbesserter Wolframfäden ermöglichte bekanntlich die gedrängte, hohe Gradienten aufweisende Bauart der Glühkör- per, nebst erhöhter Betriebstemperatur derselben, wodurch aber die Gefahr des Abblitzens, die vor 30 Jah- ren gar nicht vorhanden war, entstand.
i Obzwar infolge der bekannten guten Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffes vermutet werden könnte und sporadische, aber nicht eindeutige und reproduzierbare Beobachtungen auf ändern Gebieten darauf hin- zuweisen schienen, dass ein Wasserstoffzusatz imstande sei, die Gefahr des Abblitzens bei Glühlampen zu verringern, schien die Verwendung des Wasserstoffzusatzes, abgesehen von seiner die Lichtausbeute der
Lampe infolge seiner guten Warmeleitfähigkeit verringernden Wirkung, hauptsächlich deshalb ungünstig zu sein, weil bekanntlich bereits geringe Mengen von Wasserstoff in der Lampe eine für den Wolframglühkör- per äusserst schädliche, die Lebensdauer der Lampen verringernde Wasserdampfzirkulation herbeizuführen und ständig aufrechtzuerhalten imstande sind.
Die im Gasraum der Lampe befindlichen Wasserstoffmolekeln treffen nämlich an einigen Bestandtei- len der Glühlampe reduzierbare Oxyde und verwandeln sich bei der ziemlich hohen Betriebstemperatur dieser Bestandteile zu H 0-Molekeln. Bereits geringe Spuren des Wasserdampfes wandeln jedoch einen Teil des Wolframglühfadens hoher Temperatur zu einem flüchtigen Produkt um, welches wesentlich flüchtiger ist als das Wolframmetall. Hiedurch wird der Wolframfaden weit über das Mass der normalen Verdampfung verbraucht und dadurch die Lebensdauer der Glühlampe stark verringert. Besonders nachteilig ist, dass sich dieser Vorgang in der Lampe von selbst aufrechterhält. Der das Wolfram oxydierende Wasserdampf liefert nämlich hiebei selbst Wasserstoff, welcher sich am Wolframfaden hoher Temperatur zum Teil zu einem
Wasserstoff atomaren Zustandes umwandelt.
Dieser kann dann bei den ziemlich hohen Temperaturen der
Bestandteile der im Betrieb stehenden Lampe die z. B. unter der Einwirkung des Wasserdampfes früher ent- standenen Wolframoxyde, die Oxydverunreinigungen der metallischen Bestandteile und das, insbesondere in den aus Bleiglas bestehenden Bestandteilen (z. B. im Glasstäbchen) vorhandene Bleioxyd leicht reduzie- ren. Hiebei entsteht von neuem Wasserdampf, welcher wiederum den Glühfaden oxydiert. Auf diese Wei- se kann bereits eine kleine Menge von Wasserstoff einen intensiven Wasserdampfumlauf aufrechterhalten und in Glühlampen mit bleioxydhältigen Glasbestandteilen den Glühfaden in erheblichem Masse zerstören.
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Linsen u. dgl.) hergestellt, da bei den ziemlich hohen Temperaturen (z.
B. 200-2500 C), auf welche sich diese Bestandteile während des Betriebs der Lampe erhitzen, die Isolierfähigkeit dieser Glassorte um 4-5 Grössenordnungen grösser ist, als die Isolierfähigkeit des gewöhnlichen bleifreien Glases. Es ist also verständlich, dass in der Glühlampeninduscrie der Zusatz von Wasserstoff zwecks Verringerung des Abblitzens nicht üblich geworden ist. Seine Anwendung schien nämlich selbst bei einer etwaigen Verringerung der Gefahr des Abblitzens eine ansehnliche Verschlechterung der Qualität der Lampen zu verursachen, umsomehr, als infolge der bekanntlich guten Wärmeleitfähigkeit des Wasserstoffs derselbe die durch Konvektion verursachten Wärmeverluste des Glühkörpers zu erhöhen und hiedurch die spezifische Lichtausbeute der Lampe zu verschlechtern imstande ist.
Anlässlich der, unter Überwindung des durch obige Tatsachen berechtigten Vorurteils durchgeführten Versuche, wurde nun gefunden, dass die Verwendung des Wasserstoffzusatzes in edelgasgefüllten Lampen mit einem Gradient von über 12 unter gewissen Bedingungen ohne Verschlechterung der Qualität der Lampe möglich und zur praktischen Beseitigung der Gefahr des Abblitzens, ja sogar bei Anwendung besonderer Massnahmen hiebei auch zur Verbesserung der Lichtausbeute der Lampe ohne Verringerung ihrer Lebensdauer geeignet ist.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine gasgefilllte elektrische Glühlampe, vorzugsweise für eine Nennspannung von über 12 Volt, derer wendelförmiger Wolframdrahtglühkörper derart gestaltet ist, dass der Gradient über 12 V/mm beträgt und deren Gasfüllung mindestens ein Edelgas und Stickstoff und einen die Gefahr des Abblitzens verringernden Wasserstoffzusatz enthält, dessen'Menge zwischen etwa 0, 1 und 1,5 Volumprozenten liegt, wobei der zahlenmässige Wert ihres ebenfalls in Volumprozenten ausgedrückten Stickstoffgehaltes grösser als etwa 0,5 und kleiner als etwa 1/8 des Atomgewichtes des in der Lampe als Füllgas vorhandenen Edelgases niedrigster Ionisationsspannung ist, insbesondere bei Lampen, die mit dem üblichen Phosphor gegettert worden sind und daher einen Phosphorgetter enthalten. Wenn also z.
B. die Gasfüllung der Lampe als Edelgas nur Argon enthält, kann der Stickstoffgehalt der Gasfüllung zwischen etwa 0, 5 und 5 Volumprozenten, bei Xenon enthaltenden Lampen hingegen zwischen etwa 0,5 und 16,5 Volumprozenten liegen, da das Atomgewicht des Xenons 131, 3 beträgt, und zwischen den bei Glühlampen als Füllgase verwendeten- Edelgasen Argon, Krypton und Xenon das Xenon die niedrigste Ionisations-
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: : al-ten, und daher wird die obere Grenze des Stickstoffgehaltes stets durch das in der Lampe enthaltene Edelgas niedrigster Ionisationsspannung bestimmt.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Lampe ist diejenige, bei welcher die mit dem Füllgasgemisch oer Lampe in Berührung stehenden Oberflächen der Lampenbestandteile von Oxyden, die bei den Betriebsbedingungen der Lampe, d. h. bei den normalen Betriebstemperaturen der betreffenden Bestandteile, durch Wasserstoff reduziert werden können, praktisch frei sind.
Einige der zui Erfindung geführten Untersuchungen nebst deren Ergebnissen und mehreren Beispielen der erfindungsgemässen Lampen nebst den die Herstellung derselben ermöglichenden Regeln und Anleitungen werden nachstehend im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung naher beschrieben.
Die Zeichnung enthält Diagramme, die sich auf Lampen handelsüblicher Typen beziehen, deren mit dem Füllgas in Berührung stehenden Teile von durch Wasserstoff bei den Betriebsbedingungen der Lampen reduzierbaren Oxyden nicht ganz frei waren, indem die Glasbestandteile teilweise aus Bleioxyd enthal- itendem Glas bestanden. Die Glühkörper der Lampen waren doppelwendelförmig, mit über 15 V/mm liegenden Gradienten, und in ihre Stromzufuhrungsdrähte waren die bei Doppelwendellampen üblichen Schmelzsicherungen eingebaut. Auf die Abszissen der Diagramme sind die Wasserstoffgehalte der Gasfüllung in Volumprozenten und auf die Ordinaten die prozentuale Anzahl der Lampen aufgetragen, die ihre Lebensdauer infolge eines durch Schmelzen der eingebauten Sicherung angezeigten Abblitzens beendeten.
Die Diagramme stellen nämlich die Ergebnisse der üblichen Dauerbrennversuche dar, bei denen eine grössere Anzahl gleichartiger Lampen bei gleicher Nennspannung bis zur Beendigung ihrer Lebensdauer gebrannt werden. Die prozentuelle Anzahl der Lampen, die hiebei ihre Lebensdauer durch Abblitzen beenden, ist also zur Feststellung des zahlenmässig auswertbaren Masses der Gefahr des Abblitzens und zur Feststellung der Wirkung der zur Unterdrückung der Entstehung des Abblitzens verwendeten Massnahmen geeignet.
Fig. 1 der Zeichnung bezieht sich auf Lampen für 110 V Nennspannung und einer Lichtleistung von 40 Dekalumen, die mit dem üblichen Phosphorgetter gegettert wurden, und deren Füllgasdruck 700 Torr betrug.Der Glühkörper üblicher Konstruktion besass einen Gradienten von etwa 20 V Imm. Die obere Kurve des Diagramms bezieht sich auf Lampen, deren Gasfüllung folgender Zusammensetzung war :
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obigen Bauart untersucht, deren Gasfüllung aus 10% N, und 90% Kr bestand, und es wurde festgestellt, dass 95% dieser Lampen ihre Lebensdauer infolge Abblitzens beendet haben. Hingegen beendeten, wie aus dem Diagramm ersichtlich, nur 17% der Lampen, deren Gasfüllung nur 6% N2, aber ausserdem 0,5% H2 enthielt, ihr Leben durch Abblitzen.
Mittels Extrapolation der unteren Kurve der Fig. 1 kann festgestellt werden, dass bei einem Zusatz von etwa 0, 70jo H2 die Gefahr des Abblitzens von Lampen mit einem Zusatz von nur etwa 6% N zum Krypton praktisch vollkommen beseitigt werden kann. Dies kann aber mit Gasfüllungen ohne Wasserstoffzusatz selbst dann nicht erreicht werden, wenn der Stickstoffgehalt, wie üblich, 10-13% beträgt, da, wie bereits oben angegeben, 95% solcher Lampen ihr Leben durch Abblit-
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namhafte Erhöhung der Lichtausbeute, wogegen der durch den geringen Wasserstoffzusatz verursachte Wärmeverlust unbedeutend ist.
Das Diagramm der Fig. 2 bezieht sich auf mit Argon gefüllte Lampen von ebenfalls 110 V und 40 Dekalumen, mit einem Füllgasdruck von 700 Torr. Die Zusammensetzung des Füllgases war die folgende : n% H, + 21o N2 + (98-nô Ar. Die obere Kurve betrifft Lampen ohne, die untere Kurve Lampen mit Phosphorgetter. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass bei den mit Phosphor gegetterten Lampen der Prozentsatz des Abblitzens durch einen Zusatz von 0,1%H auf etwa 10% und durch einen Zusatz von 0,5% H praktisch auf Null verringert werden kann.
Der übliche Stickstoffzusatz zum Argon beträgt bei Lampen dieser Type 8%, so dass durch den Zusatz von 0, 5% Hz der Stickstoffzusatz auf 21o verringert und das Abblitzen praktisch beseitigt werden kann, wodurch also Lichtausbeute und Marktwert der Lampen bedeutend erhöht werden können.
Das Diagramm der Fig. 3 bezieht sich auf Lampen der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Type, jedoch ohne Phosphorgetter und ohne Stickstoffzusatz, so dass die Zusammensetzung ihrer Gasfül-
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kung bezüglich der Verringerung der Gefahr des Abblitzens ergibt.
Durch diese Versuchergebnisse ist demnach die überraschend energische Wirkung des Wasse : : stoffzu- satzes in Gegenwart von Stickstoff, insbesondere bei mit Phosphor gegetterten Lampen, einwandfrei bewiesen. Um aber festzustellen, inwieweit der Wasserstoffzusatz infolge seiner guten Wärmeleitfähigkeit die Lichtausbeute der Lampen verringert, wurden diesbezüglich ebenfalls Untersuchungen durchgeführt.
Zu diesem Zwecke wurden Lampen derjenigen Type, auf die sich Fig. 1 bezieht, im Dauerbrennversuch auf ihre durchschnittliche Lichtausbeute geprüft, u. zw. Lampen mit Wasserstoffzusätzen von 0, 1 bis , lo. Die Lichtausbeute wurde, auf eine durchschnittliche Lebensdauer von 1000 Stunden umgerechnet, in Lm/Watt bestimmt. Hiebei wurde festgestellt, dass diese Lichtausbeute bei einem etwa 10 ; 0 übersteigenden Wasserstoffzusatz schon merklich und messbar abnimmt, wobei als merkliche bzw. messbare Änderung der Lichtausbeute eine mindestens 0, 50/0 betragende Änderung der auf 1000 Stunden durchschnittliche Lebensdauer bezogenen, in Lm/Watt bestimmten Lichtausbeute zu verstehen ist.
Bei Lampen derselben Type, bei denen der Wasserstoffzusatz unter etwa 0, 5% war, nahm die Lichtausbeute bei Verringerung des Wasserstoffzusatzes wiederum ab, was auf ersten Blick unerklärlich zu sein scheint. Es wurde jedoch festgestellt, dass dies der Tatsache zuzuschreiben ist, dass bei solchen Lampen mit 6% Stickstoffgehalt der Gasfüllung ein Zusatz von unter 0, 51o-H, zur befriedigenden Unterdrückung der Gefahr des Abblitzens nicht mehr genügt, und daher eine nicht vernachlässigbare, dem Diagramm entnehmbare, Anzahl der Lampen ihr Leben durch Abblitzen beendet.
Wenn nun diese Lampen ihre vorausbestimmte Lebensdauer erreicht hätten, hätte dies die durchschnittliche Lichtausbeute, die ja für die Lampen der untersuchten Gruppe auf die Lebensdauer von 1000 Stunden umgerechnet bestimmt worden ist, der Lampen dieser Gruppe erhöht. Hieraus folgt aber, dass mittels des Wasserstoffzusatzes durch Verringerung der Gefahr des Abblitzens auch die Lichtausbeute der Lampen erhöht werden kann, wenn die Menge des Zusatzes derart gewählt wird, dass die infolge Vermeidung des Abblitzens erreichte Erhöhung der durchschnittlichen effektiven Lebensdauer und die hiedurch bedingte Erhöhung der durchschnittlichen Lichtausbeute, mitsamt der durch die Verringerung des Stickstoffgehaltes der Gasfüllung erreichten Erhöhung der Lichtausbeute, grösser ist als die infolge, der besseren Wärmeleitfähigkeit des H2 verursachte Lichtausbeutenverringerung.
Diese Versuche haben bewiesen, dass eine solche Wahl der Menge des Wasserstoffzusatzes auf Grund einiger Vorversuche bei den meisten Lampentypen, insbesondere bei Vermeidung des Vorhandenseins der obengenannten reduzierbaren Oxyde, möglich ist.
Es wurde aber festgestellt, und es kann bereits den Diagrammen der Zeichnung entnommen werden, dass dieser günstige Bereich des H2-Zusatzes auch davon abhängt, wieviel und welches Edelgas und wieviel Stickstoff das Füllgasgemisch enthält. So z. B. zeigt Fig. 3, dassbeistickstofffreiem Gasgemisch bereits etwa 5%, d. h. so viel H2 zwecks Vermeidung des Abblitzens zugesetzt werden muss, dass die hiedurch verursachte Verminderung der Lichtausbeute grösser ist als die durch den üblichen Stickstoffzusatz von etwa 13% verursachte. Hingegen ist eine Verbesserung der Lichtausbeute vorhanden, falls man erfindungsgemäss einen entsprechenden Teil, z.
B. etwa die Hälfte, des üblichen Stickstoffzusatzes durch Krypton ersetzt und die hiedurch erhöhte Gefahr des Abblitzens durch einen geringen, z. B. etwa 0, 5%
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geringen Wert, dann ist die volle Ausnützung seiner gunstigen Wirkungen nur im Falle der Abwesenheit reduzierbarer Oxyde an den mit dem Füllgasgemisch in Berührung stehenden Oberflächenteilen der Bestandteile der Lampe möglich. Dies kann am einfachsten dadurch erreicht werden, dass die betreffenden Glasbestandteile aus bleifreiem Glas verfertigt, und die Metallbestandteile sorgfältig, z. B. mittels bekannten elektrolytischen Verfahren, gereinigt werden.
Es ist aber auch möglich, die betreffenden Bestandteile der Lampe mit Schutzüberzügen zu versehen, die von den genannten, durch Wasserstoff bei den Betriebsbedingungen der Lampe reduzierbaren Oxyden frei sind. Zu diesem Zwecke kann z. B. das aus Bleioxyd enthaltendem Glas bestehende Stäbchen mit einem Überzug von Siliziumoxyd versehen werden, und die Halterungsdrähte können gegebenenfalls mit elektrolytischen Überzügen von entsprechenden Metallen, z. B. Chrom, versehensein.
Aus alldem folgt die durch die Erfindung geschaffene Regel zum neuen technischen Handeln, dass man anlässlich der Herstellung gasgefüllter elektrischer Glühlampen mit gedrängten, z. B. in Form einer Doppelwendel oder Mehrfachwendel oder in sonstwie gedrängter Form angeordneten wendelförmigen Wolframglühkörper und dementsprechend einem über 12 V/mm betragenden Gradienten dem Füllgas soviel Wasserstoff zuzusetzen hat, als zur praktisch vollkommen befriedigenden Unterdrückung der Gefahr
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des Abblitzens in Gegenwart einer verhältnismässig geringen Stickstoffmenge genügt und, hiebei den Stickstoffzusatz unter die in Abwesenheit voi. Wasserstoff zur üblichen Unterdrückung der Gefahr des Abblitzens genügend übliche Menge vermindernd,
den prozentuellen Gehalt des Füllgasgemisches an Edelgas über die ansonsten übliche Menge zu erhöhen hat. Falls sich hiebei ein Wasserstoffzusatz ergeben würde, bei dem sich die nachträglichen Wirkungen der Wasserdampfentwicklung in der Lampe bereits bemerkbar machen, ist die Lampe mit solchen Bestandteilen zu versehen, deren mit dem Füllgas in Berührung stehende Oberflächen von reduzierbaren Oxyden frei sind.
Die zahlenmässig optimale Zusammensetzung des Füllgasgemisches hängt, wie bereits erwähnt, von der betreffenden Lampentype ab und kann mittels einiger Vorversuche leicht bestimmt werden. Aus den nachstehenden Beispielen sind für einige übliche Lampentypen die erfindungsgemässe Ausführung derselben nebst deren Ergebnissen zu entnehmen.
Beispiel l : Für allgemeine Beleuchtungszwecke bestimmte Glühlampen für 110 V Nennspannung und 40 Watt Energieverbraach, mit dem bei solchen Kryptonlampen üblichen doppelwendelförmigen
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dieser mit den üblichen Schmelzsicherungen versehenen Lampen ergab folgendes :
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<tb>
<tb> Lampe <SEP> Abblitzen <SEP> Lichtausbeute <SEP> für <SEP> Durchschnittliche <SEP> Lebensdauer
<tb> Lampe
<tb> % <SEP> 1000 <SEP> Stunden <SEP> Lm/W <SEP> bei <SEP> Nennspannung <SEP> Stunden
<tb> Bekannt <SEP> 100 <SEP> 13,7 <SEP> 1010
<tb> Neu <SEP> 7 <SEP> 13,8 <SEP> 1180
<tb>
Beispiel 2:
Lampen der Type gemäss Beispiel l, jedoch mit einem für Xenonfüllung konstruierten doppelwendelförmigen üblichen Glühkörper und daher einem Gradient von ewa 18 V/mm, ebenfalls für 110 V, 40 Watt, mit Phosphor gegettert und einem Stäbchen aus bleifreiem Glas, wurden einesteils
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86,2% Xe, 13% N und 0, 81o H@ gefüllt. Die Dauerbrennversuche von je 15 Lampen ergaben folgendes :
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<tb> Lampe <SEP> Abblitzen <SEP> Lichtausbeute <SEP> für <SEP> Durchschnittliche <SEP> Lebensdauer
<tb> % <SEP> 1000 <SEP> Stunden <SEP> Lm/W <SEP> bei <SEP> Nennspannung <SEP> Stunden
<tb> Bekannt <SEP> 100 <SEP> 14,7 <SEP> 960
<tb> Neu <SEP> 10 <SEP> 14,8 <SEP> 1030
<tb>
Die obigen Beispiele stellen keine optimalen Ergebnisse, sondern hauptsächlich die Art der Untersuchung bzw.
Vor versuche dar, mittels denen folgendes festgestellt wurde :
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3:führung und Nennspannungen für unter etwa 170 V, hauptsächlich 110-130 V, ist es unter Beibehaltung der üblichen Gradienten von etwa 13-15 V/mm aufweisenden Konstruktion des doppelwendelförmigen Glühkörpers und des normalen Füllgasdruckes von etwa 600-700 Torr und des üblichen Phosphorgetters, jedoch unter Verwendung bleifreier Glasbestandteile möglich, durch einen H2-Zusatz von 0, 2 bis 0, 7% den Stickstoffzusatz vom üblichen Wert von 13% auf 8 - o zu verringern und hiedurch nebst praktisch vollkommener Beseitigung der Gefahr des Abblitzens die für 1000 Stunden durchschnittliche Lebensdauer umgerechnete Lichtausbeute der Lampen um messbare Werte zu erhöhen.
Beispiel 4 : Bei im Beispiel Nr. 3 beschriebenen, jedoch für über etwa 170 V liegenden, hauptsächlich 220-240 Vbetragenden, Nennspannungen konstruierten und dementsprechend Gradienten von etwa 16, 5bis 18 V/mm aufweisenden Lampen ermöglichte ein H2-zusatz von 0,2 bis 0,7% eine Verringerung des üblichen Stickstoffzusatzes von ze auf 9-4%. mit denselben Ergebnissen, wie bei den oben erwähnten Kryptonlampen für unter 170 V.
Beispiel 5 : Bei den gemäss Beispiel 3 ausgeführten, jedoch für Argonfüllung konstruierten und dementsprechend Gradienten von etwa 19,5 bis 21 V/mm aufweisenden Doppelwendellampen ermöglich - te ein H2 -Zusatz von 0, 1 bis 0, 5% die Verringerung des üblichen N2 -Gehaltes von 8% des Füllgasgemisches dieser Argonlampen für Spannungen unter 170 V auf 3 bis 1% mit den im Beispiel 3 angegebenen Ergebnissen.
Beispiel 6 : Bei Argonlampen gemäss Beispiel 5, jedoch für Nennspannungen von über 170 Volt,
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1wie für unter 170 V liegenden Spannungen und dementsprechend Gradienten von etwa 18 bis 22 V/mm), ermöglichte ein H-Zusatz von 0,4 bis 0, 9% die Verringerung des ansonsten erforderlichen Stickstoffzu- satzes von 25 bis 30% auf etwa 15 bis 8%, mit den im Beispiel 3 angegebenen Ergebnissen.
Hiezu ist zu bemerken, dass die im Beispiel 3 angegebene Erhöhung der in Lm/W gemessenen Licht- ausbeute "um messbare Werte" eine Erhöhung um mindestens 0, 5%, und die im Beispiel 3 angegebene 'praktisch vollkommene Beseitigung der Gefahr des Abblitzens" die Verringerung der ihr Leben durch Bo- genabbrand beendenden Anzahl der untersuchten Lampen unter 10-15% bedeutet.
Es ist ferner zu beachten, dass durch die erfindungsgemässe Beseitigung der Gefahr des Abblitzens die ansonsten meist vorhandene, nicht unbedeutende Streuung der Lebensdauer der einzelnen untersuchten
Lampen bedeutend vermindert und hiedurch der Verkaufswert der Lampen aus oben bereits erwähnten i Gründen erhöht wird. Die durch Untersuchung einer grösseren Anzahl, z. B. 1000 Lampen, bestimmte durchschnittliche Lebensdauer von z. B. 1000 Stunden ergibt sich nämlich Als Durchschnittswert einzelner, voneinander infolge der bekannten Streuung abweichender, z. B. zwischen 500 und 1500 Stunden betra- gender Lebensdauern der einzelnen Lampen.
Ursache dieser oft bedeutenden Streuung ist ausser den unver- meidlichen Toleranzen der Herstellung auch das Abblitzen, das in sehr verschiedenen Zeitpunkten der
Lebensdauer der einzelnen Lampen vorkommt. Nimmt man nun z. B. an, dass bei einem Durchschnitts- wert der Lebensdauer von 1000 Stunden 60% der einzelnen Lebensdauerwerte zwischen 900 und 1100 Stun- den liegen, ist es klar, dass dieser wichtige Prozentsatz in derselben, aus z. B. 1000 Lampen bestehenden,
Gruppe erhöht werden und z. B. 90% betragen kann, falls es gelingt, eine bedeutende Ursache der obigen
Streuung, d. h. das Abblitzen, zu beseitigen. In diesem Falle ist aber die Wahrscheinlichkeit, dass bei einer kleineren Lampengruppe von z.
B. 10 Lampen die durchschnittliche Lebensdauer tatsächlich 1000
Stunden beträgt, bedeutend grösser, d. h. die Streuung der Lebensdauer ist bedeutend geringer, wodurch der Verkaufswert der Lampen erhöht wird.
Es ist zu bemerken, dass durch obige Angaben und Beispiele, die Doppelwendellampen betreffen, die
Erfindung keineswegs erschöpft, noch eingeschränkt ist, da dieselbe bei sämtlichen gasgefüllten Lampen mit wendelförmigen Glühkörpern gedrängter Bauart, d. h. mit über 12 V/mm liegenden Gradienten, vor- teilhaft Anwendung finden kann. Es ist z. B. auch möglich, Konstruktion und Anordnung des Glühkörpers in Anbetracht der durch den Wasserstoffzusatz erreichbaren Unterdrückung der Gefahr des Abblitzens noch gedrängter als üblich zu wählen, insbesondere bei Speziallampen, bei denen die ansonsten bei Lampen mit gedrängten Glühkörpern empfehlenswerten eingebauten Schmelzsicherungen auch weggelassen werden können. Das Füllgasgemisch kann ausser einem einzigen Edelgas auch mehrere Edelgase, z.
B. das bei der
Herstellung schwerer Edelgase anfallende Gemisch von Krypton und Xenon, enthalten, und sowohl der .Stickstoff, wie der Wasserstoff können dem Edelgas auch if1 Form entsprechender Verbindungen, z. B. NH,
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liche Mengenverhältnis von N2 undH zueinander stets leicht eingestellt werden kann. Statt oder neben dem üblichen Phosphorgetter können auch andere Getter verwendet werden usw.
Demzufolge sind bei den erfindungsgemässen Lampen innerhalb des Rahmens der nachstehenden Ansprüche überaus zahlreiche Ausführungsformen, insbesondere bei Speziallampen, möglich und vorteilhaft, da ja für die erfindungsgemäss erreichbaren Vorteile nur das Vorhandensein einer Edelgas enthaltenden Gasfüllung und eines wendelförmigen Wolframdrahtglühkörpers gedrängter Bauart und bzw. oder Anordnung erforderlich bzw. wesentlich ist.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Glühlampe, vorzugsweise für eine Nennspannung von über 12 Volt, mit einer Edelgas und Stickstoff enthaltenden Gasfüllung, einem wendelförmigen Wolframdrahtglühkörper und einem Gradienten von über 12 Volt/mm, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Gasfüllung einen die Gefahr des Abblitzes verringernden Wasserstoffzusatz von einer zwischen etwa 0, 1 und 1, 5 Volumprozenten liegenden Menge enthält, und ihr ebenfalls in Volumprozenten ausgedrückter Stickstoffgehalt zahlenmässig grösser als etwa 0,5 und kleiner als etwa 1/8 des Atomgewichtes des in der Lampe als Füllgas vorhandenen Edelgases niedrigster lonisationsspannung ist.