DE208440C

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Publication number: DE208440C
Application number: DENDAT208440D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 208440 KLASSE 21/. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. April 1907 ab.

Gegenstand der Erfindung sind Verbundglühfäden für' elektrische Glühlampen, die leicht gewerbsmäßig angefertigt werden können, verhältnismäßig lange Lebensdauer und eine höhere Leistung haben als die gewöhnlichen Glühfäden.

Bei Leitern mit negativem Temperaturkoeffizienten, deren Widerstand bei zunehmender Temperatur abnimmt, geht der Strom

ίο hauptsächlich durch den mittleren Teil oder Kern, da von der Oberfläche des Leiters Wärme rasch ausgestrahlt wird und so der Widerstand der äußeren Schicht des Leiters etwas größer ist als der des heißeren Kerns.

Der Kern eines Kohlenfadens wird somit stärker erhitzt als die Oberfläche, da letztere durch Strahlung beständig gekühlt wird, aber den Kern gegen Wärmeausstrahlung schützt, so daß die Wärme im Kern zurückgehalten wird, und da bei Kohle die Leitungsfähigkeit mit der Temperatur steigt, so wächst die Stromdichte im Kern bei steigender Stromstärke erheblich rascher als an der Oberfläche. Die vorliegende Erfindung betrifft solche Verbundglühfäden, welche aus zwei Bestandteilen bestehen, die einen negativen •Temperaturkoeffizienten besitzen und von verschiedener Leitfähigkeit sind. Es ist bereits bekannt, derartige Glühfäden dadurch herzustellen, daß man Fäden aus Metall oder aus Kohle mit einem Überzug aus Silizium oder aus Bor versieht. Man verfolgte hierbei den Zweck, die Fäden der Glühlampen gegen oxydierende Wirkung zu schützen. Die Herstellung dieser Überzüge erfolgte unter Verwendung von Verbindungen, welche sich unter Einwirkung geeigneter Kräfte derart zersetzten, daß Silizium oder Bor in graphitartiger oder kristallinischer Form ausgeschieden wurde.

Man hat auch bereits versucht, Kohle-Siliziumfäden durch Zerlegung von Kohlenwasserstoff in Gegenwart von flüchtigem Siliziumchlorid herzustellen. Hierbei erhält man jedoch mit Silizium bestäubte Kohlenfäden, da

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das freigewordene Chlor bzw. die Salzsäure sich sofort wieder mit Silizium verbindet.

Derartige Fäden, welche eine graphitartige bzw. kristallinische Struktur besitzen, oder welche nur mit Silizium ■ bestäubt sind, weisen aber den Übelstand auf, äußerst spröde und brüchig zu sein. Es ist ferner unmöglich, mit solchen Fäden eine gleichmäßige Stromverteilung zu erhalten. Es entstehen vielmehr beim Durchgange des Stromes durch diese Fäden Übergangswiderstände, so daß die an und für sich bessere Leitfähigkeit des Metallbzw, des aus Kohlenstoff und Metall bestehenden Überzuges nicht zur Geltung kommt.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun, diese Nachteile zu beseitigen und einen Faden herzustellen, der beim Betriebe eine möglichst große Stromdichte auf seiner Oberfläche besitzt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Oberfläche des Fadens, auf dessen Kern eine Mischung von Kohle und Silizium aufgetragen ist, aus dem von diesen Bestand-

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teilen besser leitenden, also aus Silizium, in vollkommen dichter, zusammenhängender Form besteht.

Bei einem derartig hergestellten Faden nimmt die Oberfläche einen größeren Anteil des gesamten durch ihn fließenden Stromes auf, d. h. die Stromdichte wird an der Oberfläche größer, wodurch dort eine höhere Temperatur und stärkere Lichtausstrahlung er-

reicht wird. '

In der Praxis wird ein Kern aus verkohlter Zellulose benutzt, auf den Silizium und Kohle und hierauf reines Silizium in vollkommen dichter Form abgelagert ist. Man erhält so einen Glühfaden mit nagativem Temperaturkoeffizienten ; da aber die Siliziumoberfläche besser leitet als der Kern, so herrscht in ihr größere Stromdichte als im schlechter leitenden Kern. Ein mit graphitischer Kohle überzogener Kohlenfaden, d. i. ein Zellulosefaden, auf dem Kohle abgelagert worden ist, kann an Stelle des einfachen Zellulosefadens treten. Dann wird dichtes, zusammenhängendes Silizium unmittelbar auf die graphitische

Oberfläche abgelagert und so die größte Stromdichte an der Oberfläche gesichert.

Zur Herstellung eines aus einem Kohlenkern mit vollkommen dichter Siliziumoberfläche bestehenden Fadens verfährt man zweckmäßig so, daß man den Faden durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes bei Gegenwart von flüchtigem Siliziumchlorid (etwa Tetrachlorid) in einer Atmosphäre erhitzt, die Wasserstoff, Sumpfgas und hinreichend viel Äthylen enthält, um die bei der Zerlegung des Siliziums entstehende Salzsäure zu binden. Das Äthylen nimmt auch etwa entstehendes freies Chlor auf. Außerdem ist es noch vorteilhaft, etwas

Kohlensäure einzuführen, um die Reaktion zu vervollständigen. Bei Anwendung dieser Stoffe und Zerlegung der Gase in der angegebenen Weise spielt sich folgende Reaktion ab.

Si Cl_x + CH₁ + 4C₂H_x + CO₂ — Si + 4C₂H₅Ci+ 2CO.

Das Chlor wird hierbei unter Bildung von Chloräthyl C₂ H₅ Cl oder Äthylenchlörid C₂ H_i Cl₂ gebunden und die Kohlensäure unter Aufnahme von Kohlenstoff zu Kohlenoxyd reduziert. Bei Einhaltung des richtigen Kohlensäuregehaltes besteht die Oberfläche des Fadens aus vollkommen dichtem, zusammenhängendem Silizium.· Der Wasserstoff dient gewissermaßen als Träger für die anderen Gase und das Siliziumchlorid.

Der nach dem oben angegebenen Verfahren erzeugte Faden hat eine dichte, harte Oberfläche, in der beim Betrieb die Stromdichte größer ist als im Innern, da die Oberfläche besser leitet. Wird der Faden nach vorliegender Erfindung auf eine hohe Temperatur gebracht, so strahlt er ein äußerst glänzendes Licht aus, dessen Spektrum jenem des Sonnenlichtes sehr nahe kommt.

Der Faden weist eine Ökonomie von 1 Watt und weniger pro Kerzenstärke auf.

Claims

Patent-Anspruch:

Verbundglühfaden aus zwei Bestandteilen von verschiedener Leitfähigkeit und negativem Temperaturkoeffizienten, bei dem eine Mischung von Kohle und Silizium auf den Kern des Fadens aufgetragen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Fadens aus dichtem,, zusammenhängendem metallischen Silizium besteht.

PERLIN,

JN DER REICHSDRUCKEREI.