[发明专利]具有含碳化物发光体的白炽灯

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照具有权利要求1前序部分的含碳化物发光体的白炽灯。这种白炽灯应用于一般照明和照相光学的目的。

背景技术

一个公知的用于提高白炽灯效率的选择是应用由高熔点的陶瓷如钽碳化物构成的辉光体。效率之提高产生的事实在于，金属碳化物构成的辉光体由于和纯金属相比高很多的熔点可以运行在较髙温度下：TaC的熔点是3880℃而钨是3410℃。此外，和钨比较碳化物在可见光区域中的发射系数大于在IR中。特别是钽碳化物是一个比钨更佳的“选择性-发射器”。

在钽碳化物-发光体于髙温运行时的一个问题是脱碳。这个则导致形成具有较高单位电阻及较低熔点的次(Sub-)碳化合物并且因此导致发光体之快速损坏。其中特别成问题的是，在钽碳化物上方的碳素-蒸汽压力是相对大的。在相同的运行温度下碳素在钽碳化物上的挥发率要比在钨表面上钨之相应的挥发率要大一个数量级还多。另外这种强烈的碳素蒸发则导致-当没有采取适宜的反制措施时-快速的灯泡变黑，其阻碍了通过玻璃灯泡地光射出。为了解决或抑制这一问题可在文献中发现许多预示。

一个可能方案表明了用于填充气体的碳和氢???加剂，参见例如US2596469。其中于灯内存在一个碳-循环过程。在高温时蒸发的碳则在较低温度时与氢反应为碳氢化合物，其通过对流和/或扩散被回送到螺旋(灯丝)去，在那里它们又分解。其中产生的碳则部分地又沉积在螺旋丝上。为了一个有效的碳-循环大多是必须投入一个氢-过量，以避免在灯管中碳(碳黑形式)的沉积。例如在应用甲烷或乙烯时氢的分压力必须要大于碳氢化合物之相应的分压力约一个因数2。否则的话就发生碳在灯管中沉积。因为所需的碳和氢的浓度大多必须处于直至几个百分比的范围中，故氢的这个高份额则对灯的效率起了负作用。

为了减小效率损失，除了氢外还应用了卤素以与碳反应，参见例如US3022438。由发光体挥发的碳在靠近灯泡壁的冷区域中则例如与氯原子反应成化合物如CCI4，因此避免了在壁上碳的沉积。该碳-卤素-化合物则通过传送过程如对流和扩散被朝辉光体方向上回送，同时它们在更热的区域中分解而释放碳。碳可以再沉积到螺旋(灯丝)上。为了防止碳通过卤素和氢而沉积，则必须按照US3022438使总共加入到灯中的卤-元素量以及元素氢的量分别大于总共在气相中存在的碳量。因为该碳-氯-和碳-溴-化合物大多只有在温度为约150℃附近或之下时才可以形成，故碳-卤素-循环的应用被局限到具有相对大灯泡容积并因此灯泡温度为200℃附近或之下的灯上。

所提及循环过程的缺点是，不仅碳-氢-化合物而且碳-氯-或碳-溴-化合物在处于1000℃之下温度时已发生分解。因此已有碳的大部分沉积在至灯丝的供电结构上并且被从另外的发生反应中收回。无论如何不能发生令人期望的使碳到发光体最热位置上去的反馈(所谓的再生循环)，从这个出发当然最好是实现碳的挥发。因此采用氢或卤素之使用的首要原则在于避免灯泡发黑。这种应用在延长使用寿命方面只是很微小的。

已经存在着多种即便在没有再生循环时也可加长使用寿命的可能方案。

一个用于延长使用寿命的选择方案是如在WO-A03/075315中描述的出自一个堆场的发光体再生。其中从发光体蒸发的碳通过将出自一个堆场的碳带到(发光体)而被补偿。

另一个在DE-A-10 2004 052 044中描述的为了防止钽碳化物-发光体之迅速脱碳的可能方案在于，使这个(发光体)运行在一个从外部如此强烈地用碳富化的气氛中，以便避免发光体碳的贫化。最好是发光体运行在一个如此气氛中，其中碳-挥发压力大致对应于钽碳化物上方碳的平衡蒸汽压力。这个被如此实现，即持续的碳被从一个源头传送到一个(碳)减少中。

从DE-A-10 2004 034786和DE-A-10 2004 034807中公开了用于与发光体组合一体制成之灯的供电结构，其将一个含碳化物发光体之组合一体供电结构的部件用碳化物，硼化物或氮化物设置覆层。其中该覆层承受温度最大为2500K。此处目标是防止碳在碳化过程中扩散到供电结构中。

由GB2032173中公开了，使由金属或金属-合金或碳构成之发光体设有覆层，其可抑制所述蒸发和由此导致的灯泡发黑。应用领域主要是真空灯或至少是没有任何循环具有与之相应的一般为2700K相对较低发光体温度的灯。与之相反地实际上在至少3000K的高发光体温度时所有材质都具有一个显著的蒸汽压力。此处灯泡发黑通过循环过程而被防止。