[发明专利]具有含碳化物发光体的卤素白炽灯

说明书

技术领域

本发明从一种根据权利要求1的前序部分的具有含碳化物发光体的卤素白炽灯出发。这种白炽灯应用于普通照明和用于照相光学目的。

现有技术

为了提高钨灯的光密度，根据DE-A 31 23 442应用具有缠绕灯丝(Umspinnungswendel)的发光体。不仅缠绕丝(Umspinnungsdraht)而且被缠绕的灯丝(Wendel)都是由钨构成的。在此，主要决定消耗功率的较粗的钨丝(以下称为“芯线(Kerndraht)”)被较细的钨丝所缠绕。缠绕灯丝的目的是增大发光体表面积并因此增大辐射面积。通过这种措施实现了，主要由丝直径来确定的如下的比例得到改善，所述比例为与消耗功率相关的丝横截面面积和与辐射相关的丝表面积之间的比例。此外，有效的辐射面积通过灯丝几何形状来确定。简单来说，通过增大辐射表面积实现沿着灯丝的较短区段辐射经确定的功率。在此假设，其它进入能量平衡的影响参数(Einfluesse)基本上是保持恒定的。

由US-A 3 237 284和US-A 3 219 493已知一种发光体，在该种发光体中不仅芯线而且缠绕灯丝都是由TaC构成的或者至少作为主要化学组分而包含TaC。在这些专利中缠绕灯丝的目的类似于钨灯丝，即通过几何增大辐射表面积而提高辐射发射。不仅缠绕丝而且芯线主要都由碳化钽构成并且没有芯线和缠绕丝的不同材料配对的问题。此外直径为d的缠绕丝具有相对大的匝距w，所述匝距在w>0和w<2d之间。所述芯线没有完全被包封，如在所附的图中可明显看到的那样。还描述了一种单层的缠绕灯丝，其中附加地出于连接的目的可在芯线上涂覆碳层，随后该碳层在加热时被用来碳化以及局部熔融芯线和缠绕丝，因此不再存在于成品灯中。

本发明的描述

本发明的目的在于，提高上述种类灯的使用寿命。

该目的通过权利要求1的特征部分来实现。特别有利的实施方案在从属权利要求中描述。

碳化钽具有比钨高约500K的熔点。因此，由碳化钽构成的发光体的温度可调节成显著地高于由钨构成的发光体的温度。由于发光体更高的温度和碳化钽在可见光谱区域中增强的发射，因此包含碳化钽作为发光体的灯比包含由钨构成的传统炽热体的灯可实现高得多的光输出。碳化钽灯的市场化迄今为止主要问题在于碳化钽的脆性以及快速的去碳化或在高温时发光体的分解。

为了保持在制备TaC灯时的制备技术费用尽可能低，TaC灯应该被构造成与具有石英技术或硬质玻璃技术制成的灯泡的传统低压-卤素灯具有同样的几何形状。由氧化铝陶瓷制成的灯泡也尽可能类似于市售的具有陶瓷放电容器的金属卤化物灯。

根据本发明应用一种发光体，该发光体被设计为缠绕灯丝，并由芯线和包线(Umspinnung)构成。作为包线大多数应用缠绕丝或涂层和缠绕丝的组合。所述包线也可以包含多种缠绕丝。

特别地首先制成由能够碳化的材料(如钽丝)构成的缠绕丝，与由其它的高熔点材料构成的芯线一起。在第一实施方案中，这些其它材料在所选择的条件下是能够碳化的材料，特别是Hf、Zr、Nb、V、Ti、W或它们的合金。然后应用这些灯丝(Wendeln)构造成杆灯(Staengellampe)。随后这种发光体在开放式的杆灯中应用甲烷和氢的混合物而碳化。金属大都根据形成碳化物的自由反应焓和碳溶解性而转变为各自的金属碳化物。在第二实施方案的情况下，所述其它材料在合适的经选择的条件下涉及不形成碳化物的金属，如铼、锇、铱、钌，或在发光体温度低时还涉及钨。这些材料以纯金属形式存在。对于碳化的基本特性，参见例如S.Okoli，R.Haubner，B.Lux，Surface and CoatingsTechnology47(1991)，585-599，和G.Metall27，(1973)，680。随后用泵抽吸经渗碳的杆灯，用填充气充填，最后熔融泵杆并由此封闭该灯。

在特别的情况下，代替在开放式的杆灯中对灯丝渗碳，还可以在熔融的、封闭的灯中进行渗碳。那么为灯的填充气相应地提供过量的碳并进行调适，然而这是很困难的且在实践中大都只在灯丝渗碳温度<3200K时可行。限制性因素是纯金属的熔点。例如钽的熔点为2996℃。

在成品灯中对灯丝渗碳时，还未碳化的灯丝的高断裂强度是有利的。从而更好地保证了向顾客运送灯。在第一次接通发光体时，本来的燃烧位置上开始灯丝的碳化，同时由于脆化而出现强度降低。