EP2013896B1 - Halogen incandescent lamp having a carbide-containing luminous element - Google Patents

Halogen incandescent lamp having a carbide-containing luminous element Download PDF

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EP2013896B1
EP2013896B1 EP07728560A EP07728560A EP2013896B1 EP 2013896 B1 EP2013896 B1 EP 2013896B1 EP 07728560 A EP07728560 A EP 07728560A EP 07728560 A EP07728560 A EP 07728560A EP 2013896 B1 EP2013896 B1 EP 2013896B1
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EP
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metal
wire
carbide
wrapping
carbon
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Axel Bunk
Matthias Damm
Georg Rosenbauer
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/02—Incandescent bodies
    • H01K1/04—Incandescent bodies characterised by the material thereof
    • H01K1/10—Bodies of metal or carbon combined with other substance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/02—Incandescent bodies
    • H01K1/14—Incandescent bodies characterised by the shape

Definitions

  • the invention relates to a halogen incandescent lamp with carbide-containing luminous element according to the preamble of claim 1. Such lamps are used for general lighting and for photo-optical purposes.
  • Luminous body used with a Umspinnungsplanetaryl Both wrapping wire and wound helix are made of tungsten.
  • core wire primarily the power consumption determining tungsten wire, hereinafter referred to as "core wire” wound by a thinner tungsten wire.
  • the aim of the Umspinnungsplanetaryl is the enlargement of the filament surface and thus the radiating surface.
  • the effective radiating surface is also determined by the helical geometry. In simple terms, by increasing the radiating surface, it is possible to radiate a specified power along a shorter piece of the light wire. It is assumed that the other influences affecting the energy balance remain essentially constant.
  • both the core wire and the Umspinnungsplanetaryl consist of TaC or contain this at least as the main chemical ingredient.
  • the aim of the wrap-around coil in these patents is to increase the radiation emission achieved by the geometric enlargement of the radiating surface.
  • Both wrapping wire and core wire are mainly tantalum carbide and no different material pairings of core wire and wrapping wire are proposed.
  • a relatively large winding spacing w of the wrapping wire with diameter d is provided, which lies between w> 0 and w ⁇ 2 d.
  • the core wire is not completely enveloped, as is clearly visible in the associated figures. It describes a single-layer wrapping coil, wherein in addition to connecting purposes, a carbon layer may be applied to the core wire, which is then used for heating for carburizing and local fusion of core and wrapping wire, so then no longer exists in the finished lamp.
  • the object of the present invention is to increase the lifetime of a generic lamp.
  • Tantalum carbide has a melting point about 500 K higher than tungsten.
  • the temperature of a luminous body of tantalum carbide can be set considerably higher than that of a filament of tungsten. Because of the higher temperature of the luminous element and the increased emission of tantalum carbide in the visible spectral range, considerably higher luminous efficiencies can be achieved in lamps with tantalum carbide as luminous element than in lamps with conventional filaments made of tungsten. Marketing of tantalum carbide lamps has been hindered mainly by the brittleness of tantalum carbide and the rapid decarburization or decomposition of the filament at high temperatures.
  • a TaC lamp in the same geometry should be built as a conventional low-voltage halogen lamp with a piston in quartz or hard glass technology. Also pistons made of alumina ceramic are possible similar to the available on the market metal halide lamps with ceramic discharge vessels.
  • a luminous body which is designed as a wrapping coil, consisting of core wire and wrapping.
  • a braiding usually a wrapping wire or a combination of coating and wrapping wire is used.
  • the wrapping may also comprise a plurality of wrapping wires.
  • a wrapping wire consisting of carburizable material such as tantalum wire, together with a core wire from another made of refractory material.
  • This other material is carburizable in a first embodiment under the chosen conditions, in particular that applies to Hf, Zr, Nb, V, Ti, W, or their alloys.
  • stanel lamps are built using these coils.
  • this luminaire is carburized in the open column lamp using a mixture of methane and hydrogen.
  • the metals usually change depending on the free reaction enthalpy for carbide formation and carbon solubility in the respective metal carbides.
  • the other material is non-carbide-forming metals, such as rhenium, osmium, iridium, ruthenium or even tungsten at a low temperature of the filament, under the conditions which have been suitably chosen. These materials remain in their pure metal form.
  • non-carbide-forming metals such as rhenium, osmium, iridium, ruthenium or even tungsten at a low temperature of the filament, under the conditions which have been suitably chosen.
  • These materials remain in their pure metal form.
  • the carburized stem lamps are then pumped out, filled with filling gas and finally the pump stems melted and thus closed the lamp.
  • a carburizing in the molten, closed lamp can be done instead of the filament carburizing in the open stud lamp.
  • the filling gas of the lamp is then to be provided with a carbon excess and adjust, but this is much more difficult and in practice mostly only at Wendelaufkohlungstemperaturen ⁇ 3200 K succeed.
  • limiting Factor is the melting point of pure metals.
  • tantalum has a melting point of 2996 ° C.
  • the embodiments described herein apply to both the pure luminous body metals and metal alloys as well as for the aufkarbur elected metals and metal alloys. However, the pure metals or metal alloys are converted at the latest when switching on the lamp in the respective metal carbides or metal carbide alloys.
  • the evaporation rate of carbon at a reference temperature of about 3400 K is many times higher than that of the tungsten filament.
  • the high evaporation rates of carbon over the TaC luminous body can be lowered by various measures. This is done above all by increasing the cold filling pressure of the lamp, by using carbon cyclic processes, by introducing a continuous flow from a carbon source into a carbon sink or by lowering the vapor pressure of the TaC luminous body at a constant color temperature.
  • a preferred measure here is the alloy formation HfC-TaC, ZrC-TaC, etc. or the formation of substoichiometric TaC.
  • the essential main factor influencing the carbon vapor pressure and thus - if there is no completely regenerative carbon cycle or complete stabilization of the luminous element in a C-containing atmosphere - the life of the tantalum carbide lamp is the luminous body temperature.
  • the luminaire temperature is not identical to the color temperature of the lamp, but is closely related to this, cf. eg Becker / Ewest: "The physical and radiological properties of tantalum carbide", Zeitschrift für indulge Physik, No. 6, p. 216 f. (1930 ). In the range of typical illuminant temperatures, the difference is usually smaller than 100 K. If, however, the color temperature of the filament decreases, the light emission in the visible range decreases rapidly in accordance with Planck's law of radiation. Thus, a significant life extension can be achieved because the carbon vapor pressure above the TaC or other metal carbides drops sharply with falling temperature.
  • a first task is to find solutions to achieve sufficient luminance even at relatively low luminous body temperature.
  • Helpful in this context is the higher emission of TaC compared to tungsten at least at temperatures of about 3000 to 3300 K.
  • An important objective when using tantalum carbide lamps is therefore the use of the higher Emissivity in the visible spectral range at the compared to the melting point of TaC "low" color temperatures by about 3000 K, so about color temperatures of 2500 to 3350 K.
  • Metal carbide lamps must not necessarily be operated at a higher temperature to higher compared to tungsten halogen lamps Achieving light efficiencies.
  • the failure mechanism usually follows at least in principle the "hot spot model" as described for lamps with tungsten filament, see H. Hörster, E. Kauer, W. Lechner, "On the life of incandescent lamps", Philips techn. Rsch. 32, 165-175 (1971/72 ). Due to a small “disturbance” along the filament wire, eg by an increased power input at a grain boundary, a small local change in material data, a localized reduction in the wire diameter, a local contamination in the light wire, too small a distance between two turns of a coil, etc.
  • An additional second task is therefore to avoid the described destructive mechanism or at least mitigate it, or generally implement measures to extend the life.
  • An additional third task is to stabilize the brittle and thus fracture-prone helix of metal carbide.
  • An advantageous feature of the invention is also to design coils of at least one metal carbide as wrapping wire or core wire and combine with another second material as wrapping wire or core wire.
  • the use of different materials for core wire and wound wire offers significant advantages for lamps with metal carbide helix US-A 3,237,284 and US Pat. No. 3,219,493 , With this design of the coil can be contributed to solve the described problem in a manner described below.
  • the light exit surface of a metal carbide incandescent filament is increased by enlarging the radiating filament surface.
  • this makes it possible, first of all, to increase the luminance or to achieve the same luminance at a lower luminous body temperature.
  • the achievement of high luminance is of particular interest for the use of the lamps in reflectors or optical projection systems.
  • the Umspinnungsdrähte have a typical diameter in the range 7 microns - 150 microns.
  • the core wires have a typical diameter in the range 80 microns to 800 microns.
  • a concrete example of a projection lamp with 24 V and 250 W has a wrapping wire diameter of 20 microns and a core wire diameter of 255 microns at 11 turns of the core wire and 3200 turns of Umspinnungsdrahtes. Typical power levels are 10 watts to 1000 watts.
  • the ratio of the diameter of wrapping wire and core wire from 1/3 to 1/20.
  • the ratio of wrapper wire (e.g., tantalum wire diameter 25 ⁇ m) to braided core wire (e.g., rhenium wire diameter 190 ⁇ m) should be about 1/5 to 1/15.
  • the pitch of the tungsten braid wire is always greater than the diameter of the braid wire, i. the pitch factor of the lap is always greater than 1.2 in practice.
  • the pitch factor of the tungsten wire is typically 1.8 and the pitch factor of the tungsten wire core is typically 1.3.
  • the distance between the outsides of two adjacent turns of the wrapping helix is always> 0, but less than twice the core wire diameter.
  • the diameters of the core wire as well as the slope factors and number of turns in the metal carbide spinning coil of various materials are similar to those of tungsten (diameter 80 ⁇ m - 800 ⁇ m and slope 1.1 - 2.0, number of turns 3 - 30).
  • the pitch ratios of the metal carbide rewinding helix of various materials are somewhat larger (1.1-3.0) because the increase in metal volume during carburizing changes the pitch of the reels somewhat and tends to tilt. Due to the larger pitch a turn conclusion should be avoided.
  • the gradient factors of the wrapping wire in the case of the metal-carbide wrapping helix made of various materials tend to be smaller than those of tungsten, since it is intended to produce a sheath which is as closed as possible. Since the increase in volume of the metal has to be taken into account during carburization, the slope factor before carburizing is always clearly greater than 1.0. In the present invention, however, this gradient factor in the baked state is preferably significantly less than 1.4, more preferably between 1.0 and 1.2. In addition, a "popping" of the filament in the spiral design must be taken into account, since the wrapping wire presses apart the individual turns due to its length expansion in the carburization.
  • the concrete design of the wrapping helix also helps to mitigate the described destructive mechanism in hot-spot formation, cf. the second additional task.
  • decarburizes first of the outer wrapping wire Since this contributes little to the power consumption is - in contrast to a simple, consisting of only one wire filament - at the beginning of training a hotter place at least initially entered relatively little more power in this place; ie the temperature increase at such a point is relatively slow.
  • the geometric design of the wrapping helix is advantageously carried out such that the winding spacing of the wrapping wire is in the range of the diameter of the wrapping wire, ie a gradient factor of 1.0 to 1.4, preferably from 1.01 to 1.2, is present.
  • the turns of the wrapping wire touch each other almost.
  • the core wire which may indeed consist of metal carbide or metal, can be prevented or pushed back the most efficient.
  • an increase in volume takes place.
  • a small winding spacing of approximately 5 to 10% of the diameter of the wrapping wire should initially be maintained during the wrapping process. After carburizing, this gap between the turns of the wrapping wire is almost completely closed by the volume increase, so that the winding distance less than 5% of the diameter, in particular 0.5 to 4.5%.
  • the procedure may be such that they are first wound from core wire and wrapping wire and subsequently carburized in the bar lamp under a hydrocarbon-containing atmosphere.
  • the carburizing can also take place later when the lamp is burned in at the customer, the carbon then being introduced either from carbonaceous additives to the filling gas and / or by transporting carbon from solid carbon fibers or carbon layers.
  • the carburization can be carried out in such a way that the core wire is first coated with carbon, for example by CVD or PVD coating, embedding, etc., or even with a carbon-containing drawing lubricant the wire is provided or is wrapped with a first layer of a thin carbon wrapping fiber (typically 5 to 12 microns, for example 7 microns). Only then is the wrapping wire wrapped around the core wire.
  • a thin carbon wrapping fiber typically 5 to 12 microns, for example 7 microns.
  • the carbon from the coating or from the fiber or from the remaining stock of drawing lubricant or from the first layer of the braiding is used for heating for carburization, ie the carbon layer or the carbon fiber is thinner, which leads to the reduction of the layer thickness and helps that the volume increase occurring during carburization can be largely compensated.
  • carbon can still be supplied via a hydrocarbon-containing atmosphere.
  • a certain part of the carbon required for carburizing the tantalum is taken from the gas phase, another part is taken from the carbon layer.
  • the carburizing process can be designed so or the carbon layer or the carbon fiber can be chosen so thick that even after the carburization carbon is still present.
  • the outer strapping wire decarburises in an at least incompletely regenerative cyclic process
  • carbon is replenished permanently from the carbon layer enclosed by the wrapping wire, ie the carbon layer or carbon fiber acts as a source in the sense of FIG DE-A 10 2004 052 044 , As described therein, in this case, a drain must be placed in the gas space of the lamp to avoid enrichment of the gas atmosphere with carbon.
  • the evaporation is preferably carried out by the outer surface of the Umspinnungsplanetaryl, resulting in an increase in the life and thus on the in US-A 3,237,284 and US Pat. No. 3,219,493 described benefits beyond.
  • a pitch factor of close to 1 that is, the individual turns of the wrapping helix envelop the core wire almost completely (preferably more than 95% of the surface)
  • the evaporation is preferably carried out by the outer surface of the Umspinnungs Listel, resulting in an increase in the life and thus on the in US-A 3,237,284 and US Pat. No. 3,219,493 described benefits beyond.
  • different materials are combined in the luminous body, then in addition to the already known geometrical enlargement of the light exit surface as well as the restriction of carbon evaporation to the wrapping wire, further advantages are added, see points (i) - (v) as discussed above.
  • the tantalum spun wire and the wound core wire are made of other refractory materials such as tantalum.
  • tungsten is the highest melting metal (3380 ° C)
  • it does react with carbon to form tungsten carbide, which has a much lower melting point of 2630 ° C.
  • a metal such as rhenium does not react with carbon, but at 3180 ° C has a slightly lower melting point than tungsten.
  • Hafnium reacts with carbon and HfC even has a melting point about 100 K higher than TaC, etc.
  • the winding spacing of the wrapping wire made of the material HfC (gradient factor close to 1) in the system core wire made of TaC / wrapping wire made of HfC.
  • the most closed envelope of preferably at least 95% of the core wire through the wrapping wire is a uniform Alloying the TaC to TaC / HfC 80/20 achieved.
  • the wrapping can also be performed in several layers. Further additional material pairings in core wire and wrapping wire are thus possible, such as a single-layer or multi-layer wrapping of Ta wire and optionally additionally carbon fiber or a carbon coating around a rhenium core wire.
  • a re-core wire is first wound with a carbon fiber / carbon layer and then with a tantalum wire.
  • the rhenium wire hardly absorbs carbon, and the carbon dioxide evaporating from the outer TaC wire is in the sense of DE-A 10 2004 052 044 replaced by carbon transported from the inside of the carbon fiber or the carbon layer by diffusion.
  • the increased evaporation of carbon can be suppressed by using a multi-layer wrap of Ta, Hf, Zr, V, Ti, W carbide, optionally with additional Kohlenstoffumspinnung / carbon layer.
  • a smallest possible winding spacing of the wrapping wires preferably corresponding to a coverage of at least 95% of the surface, is also desirable in order to obtain the most uniform possible casing formation.
  • Rhenium does not react with carbon, but at 3180 ° C has a relatively high melting point near tungsten (3380 ° C). If, in the simplest case, a rhenium core wire is spun with a braiding wire made of a tantalum alloy, a rhenium wire with almost, preferably at least 95% of the surface, closed tantalum carbide braiding is obtained after the carburization. Also, because rhenium does not react with carbon, the re-core wire does not change its chemical composition during carburization. The initial Ta wrapping converts to TaC wrapping.
  • An advantage of this combination of materials is that, while the desirable radiation physical properties of tantalum carbide on the large surface of the strand can be exploited photometrically, but that essentially rhenium indifferent to the carbon rhenium is responsible for the current transport alone. Decarburiert in lamp operation in an at least not completely regenerative running cycle of the outer tantalum Um Stammsdraht, the electrical resistance of the much thicker rhenium core wire changes only slightly. Since the decarburization essentially only affects the outer wrapping layer, the life of this coil made of the material combination Re-TaC is extended to at least twice.
  • Hafnium carbide has an even higher melting point than tantalum carbide. Hafnium is, however much harder to obtain and considerably more expensive than tantalum. Therefore, it is recommended that a wrapping coil be designed so that the core wire is made of TaC and the wrapping wire of HfC. This significantly reduces the material usage of Hf. Due to the higher melting point of HfC, a positive effect on the lifetime is obtained. If there is a diffusive mixing of the Ta from the TaC and the Hf from the HfC during lamp operation, the content of tantalum increases in the outer region of the luminous element. This leads to a further increase in the melting point and therefore has an additional positive effect on the service life.
  • the melting point maximum is at a composition of about 80% TaC + 20% HfC (Agte, Altherthum, Z. Physik, No. 6 (1930)). Melting point maxima are also present at about 80% TaC + 20% ZrC. Therefore, it is also particularly preferred to use an alloy of TaC / HfC or TaC / ZrC in a proportion of 15 to 25 wt .-% HfC or ZrC in the case of using a simple filament without wrapping.
  • the TaC-HfC wrapping coil is made by spinning the core wire of Ta (or of a Ta alloy) with a wrapping wire of Hf (or of a Hf alloy). Then, the wound wire having the material combination Ta / Hf (or Ta alloy / Hf alloy) is wound into a helix and finally carburized in the lamp or the finished lamp.
  • Third embodiment For special applications, even a wrapping of a tungsten core wire with a Wire of metal carbide advantageous. This happens despite a possible carburization of the tungsten, which leads to the above-mentioned melting point reduction for tungsten carbide of 2630 ° C. In this case, the different enthalpy of formation of tantalum carbide and tungsten carbide is exploited in the case of single-layer wound spinning.
  • the carburization can be controlled to minimize carburization of the tungsten due to the higher affinity of the tantalum to carbon.
  • a Umspinnungsplanetaryl of metal core wire, eg tungsten, and a Umspinnungsplanetaryl of metal carbide, eg tantalum carbide are produced. At least during operation of this filament below about 3000 K carburization of tungsten, ie a transfer of carbon from tantalum carbide (or other metal carbide) on the tungsten plays only a minor role. Also in this case, the use of tantalum carbide is still advantageous because of its selective radiating properties. Tungsten is therefore considered to be a non-carbide-forming metal under the selected conditions of a sufficiently low illuminant temperature.
  • the tungsten core wire is first wound with a rhenium wire, and then with another metal wire, so that a two-layer wrapping is formed.
  • the first layer rhenium wrapping wire acts as a carbon diffusion barrier.
  • Ir or Ru can be chosen as a material for the diffusion barrier also Os.
  • the second layer of wrapping wire consists of a carburizable metal. This is converted to carburization in a metal carbide.
  • tantalum or tantalum alloys should be used here as metal.
  • other metals or alloys of the same metals are suitable, in particular Hf, Nb, V, Zr, Ti, W.
  • the mechanical stabilization of a brittle core wire usually a metal carbide such as TaC
  • a less brittle pigtail the material is here C, Re, Os, Ir or a less brittle material such as Zr, Hf, Nb, V, Ti, W, carbide / metal carbide alloy, metal nitride, metal boride.
  • the reverse case of a mechanical stabilization of the brittle after carburization wire of metal carbide such as in particular TaC by a non-carburized braided core wire of metals such as in particular z. Rhenium, carbon or less brittle metal carbide alloys using e.g. Hf, Zr, Nb, Ti, V and W are possible as an alternative.
  • the designs described herein may also be applied to lamps with luminescent bodies of other metal carbides (e.g., hafnium carbide, zirconium carbide, niobium carbide, titanium carbide, vanadium carbide, tungsten carbide) and their alloys with metal nitrides and metal borides.
  • metal carbides e.g., hafnium carbide, zirconium carbide, niobium carbide, titanium carbide, vanadium carbide, tungsten carbide
  • their alloys with metal nitrides and metal borides e.g., hafnium carbide, zirconium carbide, niobium carbide, titanium carbide, vanadium carbide, tungsten carbide
  • FIG. 1 shows a bulb pinched on one side 1 with a piston made of quartz glass 2, a pinch seal 3, and inner power supply lines 6, the films 4 in the pinch seal 3 with a filament 7 connect.
  • the filament is a simple coiled, axially arranged TaC wire whose uncoiled ends 14 are continued across the lamp axis.
  • the outer leads 5 are attached to the outside of the foils 4.
  • the inner diameter of the piston is 9 mm.
  • the coil ends 14 are then bent parallel to the lamp axis and form the inner power supply lines 6 as an integral extension.
  • tantalum carbide filament schematically in FIG. 1 shown lamp, whose basic design largely corresponds to a commercially available low-voltage halogen incandescent lamp, is formed by carburizing a tantalum wire (diameter 125 microns) wound coil (12 turns).
  • xenon is used as the base gas to which hydrogen, nitrogen, hydrocarbon and halogen (J, Br, Cl, F) containing substances are added
  • the lamp has a power consumption of about 70 W when operating at 15 V, wherein the Color temperature is characteristically in the range 3200 - 3600 K.
  • FIG. 2 schematically the filament 7 is shown in more detail.
  • the pitch of the core wire 15, for example with a diameter of 125 microns, is about 350 microns at 12 turns.
  • the gradient factor of the wrapping wire 16, for example with a diameter of 25 microns, is about 1.2.
  • Suitable metal carbides are in particular those whose melting point is above that of tungsten or those whose melting point is at most 100 ° below that of tungsten.

Abstract

The invention relates to an incandescent lamp having a carbide-containing luminous element and current supplies holding the luminous element. A luminous element is introduced into a bulb together with a filling in a vacuum-tight manner, said luminous element having a metal carbide the melting point of which is preferably above that of tungsten, and the luminous element being helical. The luminous element has a core wire and a wrapped filament and is constituted of various materials and contains a metal carbide.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung geht aus von einer Halogenglühlampe mit carbidhaltigem Leuchtkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen werden für die Allgemeinbeleuchtung und für fotooptische Zwecke verwendet.The invention relates to a halogen incandescent lamp with carbide-containing luminous element according to the preamble of claim 1. Such lamps are used for general lighting and for photo-optical purposes.

Stand der TechnikState of the art

Zur Erhöhung der Leuchtdichte bei Wolfram-Lampen werden gemäß DE-A 31 23 442 Leuchtkörper mit einer Umspinnungswendel verwendet. Sowohl Umspinnungsdraht als auch umsponnene Wendel sind aus Wolfram. Dabei wird ein dickerer, in erster Linie die Leistungsaufnahme bestimmender Wolframdraht, im folgenden als "Kerndraht" bezeichnet, von einem dünneren Wolframdraht umsponnen. Ziel der Umspinnungswendel ist die Vergrößerung der Leuchtkörperoberfläche und damit der Abstrahlungsfläche. Durch diese Maßnahme gelingt es, das sonst in erster Linie über den Drahtdurchmesser festgelegte Verhältnis zwischen der für die Leistungsaufnahme relevanten Drahtquerschnittsfläche und der für die Abstahlung relevanten Drahtoberfläche zu verbesern. Die effektiv abstrahlende Fläche wird zudem durch die Wendelgeometrie bestimmt. Vereinfacht ausgedrückt gelingt es durch die Vergrößerung der abstrahlenden Oberfläche, eine festgelegte Leistung längs eines kürzeren Stücks des Leuchtdrahts abzustrahlen. Dabei ist angenommen, dass die anderen in die Energiebilanz eingehenden Einflüsse im Wesentlichen konstant bleiben.To increase the luminance in tungsten lamps are according to DE-A 31 23 442 Luminous body used with a Umspinnungswendel. Both wrapping wire and wound helix are made of tungsten. In this case, a thicker, primarily the power consumption determining tungsten wire, hereinafter referred to as "core wire", wound by a thinner tungsten wire. The aim of the Umspinnungswendel is the enlargement of the filament surface and thus the radiating surface. By this measure, it is possible to improve the otherwise established primarily on the wire diameter ratio between the relevant for the power consumption wire cross-sectional area and the relevant for the Abstahlung wire surface. The effective radiating surface is also determined by the helical geometry. In simple terms, by increasing the radiating surface, it is possible to radiate a specified power along a shorter piece of the light wire. It is assumed that the other influences affecting the energy balance remain essentially constant.

Aus der US-A 3 237 284 und US-A 3 219 493 sind Leuchtkörper bekannt, bei denen sowohl der Kerndraht als auch die Umspinnungswendel aus TaC bestehen oder dieses zumindest als chemischen Hauptbestandteil enthalten. Ziel der Umspinnungswendel in diesen Patenten ist ähnlich wie bei der Wolframwendel eine Erhöhung der Strahlungsemission, die durch die geometrische Vergrößerung der strahlenden Oberfläche erzielt wird. Sowohl Umspinnungsdraht als auch Kerndraht bestehen hauptsächlich aus Tantalkarbid und es sind keine unterschiedlichen Materialpaarungen von Kerndraht und Umspinnungsdraht vorgeschlagen. Darüberhinaus ist ein relativ großer Windungsabstand w des Umspinnungsdrahtes mit Durchmesser d vorgesehen, der zwischen w > 0 und w < 2d liegt. Der Kerndraht wird nicht vollständig umhüllt, wie auch in den dazugehörigen Figuren deutlich sichtbar ist. Es wird eine einlagige Umspinnungswendel beschrieben, wobei zusätzlich zu Verbindungszwecken eine Kohlenstoffschicht auf dem Kerndraht aufgebracht sein kann, die dann beim Erhitzen zur Carburierung und lokaler Verschmelzung von Kern- und Umspinnungsdraht verwendet wird, also in der fertigen Lampe dann nicht mehr vorhanden ist.From the US-A 3,237,284 and US Pat. No. 3,219,493 luminous bodies are known in which both the core wire and the Umspinnungswendel consist of TaC or contain this at least as the main chemical ingredient. The aim of the wrap-around coil in these patents, similar to the tungsten filament, is to increase the radiation emission achieved by the geometric enlargement of the radiating surface. Both wrapping wire and core wire are mainly tantalum carbide and no different material pairings of core wire and wrapping wire are proposed. In addition, a relatively large winding spacing w of the wrapping wire with diameter d is provided, which lies between w> 0 and w <2 d. The core wire is not completely enveloped, as is clearly visible in the associated figures. It describes a single-layer wrapping coil, wherein in addition to connecting purposes, a carbon layer may be applied to the core wire, which is then used for heating for carburizing and local fusion of core and wrapping wire, so then no longer exists in the finished lamp.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer gattungsgemäßen Lampe die Lebensdauer zu erhöhen.The object of the present invention is to increase the lifetime of a generic lamp.

Diese Aufgabe wird gelöst durch kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by characterizing features of claim 1. Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Tantalkarbid besitzt einen um ca. 500 K höheren Schmelzpunkt als Wolfram. Somit kann die Temperatur eines Leuchtkörpers aus Tantalkarbid erheblich höher eingestellt werden als diejenige eines Leuchtkörpers aus Wolfram. Wegen der höheren Temperatur des Leuchtkörpers und der verstärkten Emission des Tantalkarbids im sichtbaren Spektralbereich sind bei Lampen mit Tantalkarbid als Leuchtkörper erheblich höhere Lichtausbeuten realisierbar als bei Lampen mit herkömmlichen Glühkörpern aus Wolfram. Einer Vermarktung von Tantalkarbidlampen stehen bisher hauptsächlich die Sprödigkeit des Tantalkarbids sowie die schnelle Entkarburierung bzw. Zersetzung des Leuchtkörpers bei hohen Temperaturen im Wege.Tantalum carbide has a melting point about 500 K higher than tungsten. Thus, the temperature of a luminous body of tantalum carbide can be set considerably higher than that of a filament of tungsten. Because of the higher temperature of the luminous element and the increased emission of tantalum carbide in the visible spectral range, considerably higher luminous efficiencies can be achieved in lamps with tantalum carbide as luminous element than in lamps with conventional filaments made of tungsten. Marketing of tantalum carbide lamps has been hindered mainly by the brittleness of tantalum carbide and the rapid decarburization or decomposition of the filament at high temperatures.

Um den fertigungstechnischen Aufwand beim Bau einer TaC Lampe möglichst gering zu halten, sollte eine TaC Lampe in derselben Geometrie gebaut werden wie eine herkömmliche Niedervolt-Halogenlampe mit einem Kolben in Quarz- oder Hartglastechnik. Auch Kolben aus Aluminiumoxidkeramik sind möglich ähnlich wie bei den auf dem Mark erhältlichen Metallhalogenidlampen mit keramischen Entladungsgefäßen.In order to keep the production costs for the construction of a TaC lamp as low as possible, a TaC lamp in the same geometry should be built as a conventional low-voltage halogen lamp with a piston in quartz or hard glass technology. Also pistons made of alumina ceramic are possible similar to the available on the market metal halide lamps with ceramic discharge vessels.

Erfindungsgemäß wird ein Leuchtkörper verwendet, der als Umspinnungswendel, bestehend aus Kerndraht und Umspinnung, ausgeführt ist. Als Umspinnung wird meist ein Umspinnungsdraht oder eine Kombination aus Beschichtung und Umspinnungsdraht verwendet. Die Umspinnung kann auch mehrere Umspinnungdrähte umfassen.According to the invention, a luminous body is used, which is designed as a wrapping coil, consisting of core wire and wrapping. As a braiding usually a wrapping wire or a combination of coating and wrapping wire is used. The wrapping may also comprise a plurality of wrapping wires.

Insbesondere wird zunächst ein Umspinnungsdraht, bestehend aus karburierfähigem Material wie beispielsweise Tantaldraht, zusammen mit einem Kerndraht aus einem anderem hochschmelzendem Material gefertigt. Dieses andere Material ist in einer ersten Ausführungsform unter den gewählten Bedingungen karburierfähig, insbesondere gilt das für Hf, Zr, Nb, V, Ti, W, oder deren Legierungen. Dann werden unter Verwendung dieser Wendeln Stängellampen gebaut. Anschließend wird dieser Leuchtkörper in der offenen Stängellampe unter Verwendung eines Gemischs aus Methan und Wasserstoff karburiert. Die Metalle wandeln sich meist je nach der freien Reaktionsenthalpie für die Karbid-Bildung und Kohlenstofflöslichkeit in die jeweiligen Metallkarbide um. Im Falle einer zweiten Ausführungsform handeltes sich beim anderen Material um unter den geeignet gewählten Bedingungen um nichtkarbidbildende Metalle, wie z.B. Rhenium, Osmium, Iridium, Ruthenium, oder auch Wolfram bei einer niedrigen Temperatur des Leuchtkörpers. Diese Materialien verbleiben in ihrer reinen Metallform. Hinsichtlich den grundlegenden Eigenschaften der Karburierung vgl. z.B. S. Okoli, R. Haubner, B. Lux, Surface and Coatings Technology 47 (1991), 585 - 599 , und G. Hörz, Metall 27, (1973), 680 . Die aufgekohlten Stängellampen werden anschließend abgepumpt, mit Füllgas gefüllt und zuletzt der Pumpstängel abgeschmolzen und somit die Lampe verschlossen.In particular, first, a wrapping wire consisting of carburizable material such as tantalum wire, together with a core wire from another made of refractory material. This other material is carburizable in a first embodiment under the chosen conditions, in particular that applies to Hf, Zr, Nb, V, Ti, W, or their alloys. Then stanel lamps are built using these coils. Subsequently, this luminaire is carburized in the open column lamp using a mixture of methane and hydrogen. The metals usually change depending on the free reaction enthalpy for carbide formation and carbon solubility in the respective metal carbides. In the case of a second embodiment, the other material is non-carbide-forming metals, such as rhenium, osmium, iridium, ruthenium or even tungsten at a low temperature of the filament, under the conditions which have been suitably chosen. These materials remain in their pure metal form. With regard to the basic properties of carburisation, cf. eg S. Okoli, R. Haubner, B. Lux, Surface and Coatings Technology 47 (1991), 585-599 , and G. Hörz, Metal 27, (1973), 680 , The carburized stem lamps are then pumped out, filled with filling gas and finally the pump stems melted and thus closed the lamp.

In besonderen Fällen kann anstatt dem Wendelaufkohlen in der offenen Stängellampe auch ein Aufkohlen in der abgeschmolzenen, geschlossenen Lampe erfolgen. Das Füllgas der Lampe ist dann dementsprechend mit einem Kohlenstoffüberschuss zu versehen und anzupassen, was jedoch deutlich schwieriger ist und in der Praxis meist nur bei Wendelaufkohlungstemperaturen < 3200 K gelingt. Begrenzender Faktor ist der Schmelzpunkt der reinen Metalle. Beispielsweise hat Tantal einen Schmelzpunkt von 2996°C.In special cases, instead of the filament carburizing in the open stud lamp, a carburizing in the molten, closed lamp can be done. The filling gas of the lamp is then to be provided with a carbon excess and adjust, but this is much more difficult and in practice mostly only at Wendelaufkohlungstemperaturen <3200 K succeed. limiting Factor is the melting point of pure metals. For example, tantalum has a melting point of 2996 ° C.

Vorteilhaft beim Wendelaufkohlen in der fertigen Lampe ist die hohe Bruchfestigkeit der noch nicht carburierten Wendeln. Der Lampentransport zum Kunden ist somit besser gewährleistet. Beim erstmaligen Einschalten des Leuchtkörpers an der eigentlichen Brennstelle beginnt dann die Karburierung der Wendel mit der damit verbundenen Festigkeitsabnahme durch Versprödung.The advantage of helical carburizing in the finished lamp is the high breaking strength of the not yet carburized coils. The lamp transport to the customer is thus better ensured. When you first turn on the filament at the actual focal point then begins the carburization of the coil with the associated decrease in strength by embrittlement.

Aufgrund der unterschiedlichen Karburierzeitpunkte (während der Lampenfertigung oder erst beim Kunden) gelten die hier beschriebenen Ausführungsformen sowohl für die reinen Leuchtkörpermetalle und Metalllegierungen als auch für die aufkarburierten Metalle und Metalllegierungen. Die reinen Metalle bzw. Metalllegierungen werden jedoch spätestens beim Einschalten der Lampe in die jeweiligen Metallkarbide bzw. Metallkarbidlegierungen umgewandelt.Due to the different Karburierzeitpunkte (during lamp production or only at the customer), the embodiments described herein apply to both the pure luminous body metals and metal alloys as well as for the aufkarburierten metals and metal alloys. However, the pure metals or metal alloys are converted at the latest when switching on the lamp in the respective metal carbides or metal carbide alloys.

Trotz des um 500 K höheren Schmelzpunktes von TaC im Vergleich zu Wolfram ist die Abdampfrate von Kohlenstoff bei einer Vergleichstemperatur von ca. 3400 K um ein Vielfaches höher als die des Wolframleuchtkörpers. Die hohen Abdampfraten von Kohlenstoff über dem TaC-Leuchtkörper können zwar durch verschiedene Maßnahmen abgesenkt werden. Dies geschieht vor allem durch Erhöhung des Kaltfülldruckes der Lampe, durch Anwendung von Kohlenstoff-Kreisprozessen, durch Einführung eines kontinuierlichen Stroms von einer Kohlenstoffquelle in eine Kohlenstoffsenke oder durch Absenkung des Dampfdruckes des TaC-Leuchtkörpers bei konstanter Farbtemperatur. Eine bevorzugte Maßnahme ist hier die Legierungsbildung HfC-TaC, ZrC-TaC, etc. bzw. die Bildung von unterstöchiometrischem TaC. Die Auslegung eines vollständig regenerativen Kreisprozesses bzw. die vollständige Stabilisierung des Leuchtkörpers in einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre ist jedoch schwierig.Despite the 500 K melting point of TaC compared to tungsten, the evaporation rate of carbon at a reference temperature of about 3400 K is many times higher than that of the tungsten filament. Although the high evaporation rates of carbon over the TaC luminous body can be lowered by various measures. This is done above all by increasing the cold filling pressure of the lamp, by using carbon cyclic processes, by introducing a continuous flow from a carbon source into a carbon sink or by lowering the vapor pressure of the TaC luminous body at a constant color temperature. A preferred measure here is the alloy formation HfC-TaC, ZrC-TaC, etc. or the formation of substoichiometric TaC. The design of a fully regenerative cycle or the complete stabilization of the luminous element in a carbon-containing atmosphere, however, is difficult.

Die wesentliche Haupteinflussgröße auf den Kohlenstoff-Dampfdruck und damit - sofern keine vollständig regenerativer Kohlenstoff-Kreisprozess oder eine vollständige Stabilisierung des Leuchtkörpers in einer C-haltigen Atmosphäre vorliegt - die Lebensdauer der Tantalcarbidlampe ist die Leuchtkörpertemperatur. Die Leuchtkörpertemperatur ist zwar nicht identisch mit der Farbtemperatur der Lampe, hängt aber eng mit dieser zusammen, vgl. z.B. Becker / Ewest: "Die physikalischen und strahlungstechnischen Eigenschaften des Tantalcarbids", Zeitschrift für technische Physik, Nr. 6, S. 216 f. (1930 ). Im Bereich typischer Leuchtkörpertemperaturen ist der Unterschied meist kleiner als 100 K. Senkt man aber die Farbtemperatur des Leuchtkörpers ab, verringert sich die Lichtabstrahlung im sichtbaren Bereich gemäß dem Planck'schen Strahlungsgesetz rapide. Damit kann eine deutliche Lebensdauerverlängerung erzielt werden, weil der Kohlenstoffdampfdruck über dem TaC bzw. anderen Metallcarbiden mit fallender Temperatur stark abfällt.The essential main factor influencing the carbon vapor pressure and thus - if there is no completely regenerative carbon cycle or complete stabilization of the luminous element in a C-containing atmosphere - the life of the tantalum carbide lamp is the luminous body temperature. The luminaire temperature is not identical to the color temperature of the lamp, but is closely related to this, cf. eg Becker / Ewest: "The physical and radiological properties of tantalum carbide", Zeitschrift für technische Physik, No. 6, p. 216 f. (1930 ). In the range of typical illuminant temperatures, the difference is usually smaller than 100 K. If, however, the color temperature of the filament decreases, the light emission in the visible range decreases rapidly in accordance with Planck's law of radiation. Thus, a significant life extension can be achieved because the carbon vapor pressure above the TaC or other metal carbides drops sharply with falling temperature.

Eine erste Aufgabenstellung besteht darin, Lösungen zur Erreichung hinreichender Leuchtdichten auch bei relativ niedriger Leuchtkörpertemperatur zu finden. Hilfreich in diesem Zusammenhang ist die höhere Emission von TaC im Vergleich zum Wolfram zumindest bei Temperaturen um ca. 3000 bis 3300 K. Eine wichtige Zielsetzung bei Verwendung von Tantalkarbidlampen ist daher die Nutzung des höheren Emissionsvermögen im sichtbaren Spektralbereich bei den im Vergleich zum Schmelzpunkt von TaC "niedrigen" Farbtemperaturen um ca. 3000 K, also etwa Farbtemperaturen von 2500 bis 3350 K. Metallcarbidlampen müssen nicht zwangsweise bei einer höheren Temperatur betrieben werden, um im Vergleich zu Wolfram-Halogenglühlampen höhere Lichtausbeuten zu erreichen.A first task is to find solutions to achieve sufficient luminance even at relatively low luminous body temperature. Helpful in this context is the higher emission of TaC compared to tungsten at least at temperatures of about 3000 to 3300 K. An important objective when using tantalum carbide lamps is therefore the use of the higher Emissivity in the visible spectral range at the compared to the melting point of TaC "low" color temperatures by about 3000 K, so about color temperatures of 2500 to 3350 K. Metal carbide lamps must not necessarily be operated at a higher temperature to higher compared to tungsten halogen lamps Achieving light efficiencies.

Weiterhin soll kurz auf den Ausfallmechanismus von Lampen mit Leuchtkörpern aus einem Metallcarbid bei Abwesenheit eines vollständig regenerativen Kreisprozesses bzw. einer Stabilisierung des Leuchtkörpers in einer geeigneten Gasatmosphäre eingegangen werden. Der Ausfallmechanismus folgt meist zumindest prinzipiell dem "Hot-Spot-Modell" wie für Lampen mit Wolfram-Wendel beschrieben, siehe H. Hörster, E. Kauer, W. Lechner, "Zur Lebensdauer von Glühlampen", Philips techn. Rdsch. 32, 165-175 (1971/72 ). Bedingt durch eine kleine "Störung" entlang des Leuchtkörperdrahtes, z.B. durch einen erhöhten Leistungseintrag an einer Korngrenze, einer geringen lokalen Änderung der Materialdaten, einer lokal begrenzten Verringerung des Drahtdurchmessers, einer lokalen Verunreinigung im Leuchtdraht, einem zu geringen Abstand zweier Windungen einer Wendel usw., kommt es zu einer geringfügigen lokal begrenzten Erhitzung einer Stelle gegenüber der Umgebung. Die lokale Begrenzung beschränkt sich dabei auf maximal zwei Windungen. Die lokale Erhöhung der Temperatur bewirkt, dass von dieser Stelle verstärkt Material abdampft und diese Stelle somit bevorzugt gegenüber der Umgebung verjüngt wird, wodurch der Widerstand an dieser Stelle ansteigt. Da die Erhöhung des Widerstands auf einen kleinen Bereich begrenzt ist, ändert sich dadurch der Gesamtwiderstand des Leuchtkörpers nur unwesentlich oder er wird lediglich um einen erheblich geringeren Bruchteil erhöht als der Widerstand an der betrachteten Stelle. An der eng begrenzten Stelle mit leicht erhöhtem Widerstand erfolgt ein erhöhter Leistungseintrag, weil derselbe Strom bzw. nur ein vergleichsweise geringfügig erniedrigter Strom durch diese Stelle, die jetzt einen erhöhten Widerstand aufweist, fließt. Dadurch wird die Temperatur weiter erhöht, was wiederum die Verjüngung dieser Stelle gegenüber der Umgebung beschleunigt, usw.. Auf die beschriebene Weise beschleunigt sich die Ausbildung einer dünnen Stelle von selbst und führt schließlich zum Durchbrennen des Leuchtkörpers an dieser Stelle. Bei Lampen aus Metallcarbiden wie Tantalcarbid kommt als weiterer Effekt gegenüber Glühkörpern aus Wolfram hinzu, dass das bei der Kohlenstoff-Verdampfung entstehende Subcarbid Ta2C einen um einen Faktor von mehr als 3 höheren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als TaC, vgl. z.B. S, Okoli, R. Haubner, B. Lux, "Carburization of tungsten and tantalum filaments during low pressure diamond deposition", Surface and Coatings Technology, 47 (1991), 585 - 599 . Dieser Einfluss führt dazu, dass sich der destruktive Mechanismus bei Leuchtkörpern aus Tantalcarbid noch schneller aufschaukelt als bei solchen aus Wolfram. Daher ist ein wirkungsvoller Mechanismus zur Unterbindung des Problems noch dringender erforderlich als im Falle der Verwendung von Wolfram.Furthermore, will briefly discuss the failure mechanism of lamps with luminous bodies of a metal carbide in the absence of a fully regenerative cycle or a stabilization of the filament in a suitable gas atmosphere. The failure mechanism usually follows at least in principle the "hot spot model" as described for lamps with tungsten filament, see H. Hörster, E. Kauer, W. Lechner, "On the life of incandescent lamps", Philips techn. Rsch. 32, 165-175 (1971/72 ). Due to a small "disturbance" along the filament wire, eg by an increased power input at a grain boundary, a small local change in material data, a localized reduction in the wire diameter, a local contamination in the light wire, too small a distance between two turns of a coil, etc. , there is a slight localized heating of a site from the environment. The local limit is limited to a maximum of two turns. The local increase in temperature causes material to increasingly evaporate from this point, and thus this point is preferably tapered with respect to the environment, whereby the resistance increases at this point. Since the increase of the resistance is limited to a small range, this changes the total resistance of the filament only insignificantly or he is only increased by a much smaller fraction than the resistance at the point considered. At the very limited location with slightly increased resistance, an increased power input occurs because the same current or only a comparatively slightly reduced current flows through this location, which now has an increased resistance. As a result, the temperature is further increased, which in turn accelerates the rejuvenation of this site relative to the environment, etc .. In the manner described, the formation of a thin spot accelerates by itself and eventually leads to the burning of the filament at this point. In the case of lamps made of metal carbides such as tantalum carbide, a further effect compared with incandescent tungsten filaments is that the subcarbide Ta 2 C formed in the carbon evaporation has a specific electrical resistance which is higher by a factor of more than 3, cf. eg S, Okoli, R. Haubner, B. Lux, "Carburization of tungsten and tantalum filaments during low pressure diamond deposition", Surface and Coatings Technology, 47 (1991), 585-599 , This influence causes the destructive mechanism of tantalum carbide illuminants to accelerate even faster than those of tungsten. Therefore, an effective mechanism for eliminating the problem is more necessary than when using tungsten.

Eine zusätzliche zweite Aufgabenstellung besteht daher darin, den beschriebenen destruktiven Mechanismus zu vermeiden bzw. wenigstens abzuschwächen, bzw. allgemein Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer umzusetzen.An additional second task is therefore to avoid the described destructive mechanism or at least mitigate it, or generally implement measures to extend the life.

Eine zusätzliche dritte Aufgabenstellung besteht darin, die spröde und damit bruchanfällige Wendel aus Metallcarbid zu stabilisieren.An additional third task is to stabilize the brittle and thus fracture-prone helix of metal carbide.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht außerdem darin, Wendeln aus mindestens einem Metallcarbid als Umspinnungsdraht oder als Kerndraht auszulegen und mit einem anderen zweiten Material als Umspinnungsdraht oder als Kerndraht zu kombinieren. Die Verwendung verschiedener Materialien für Kerndraht und Umspinnungsdraht eröffnet für Lampen mit Metallcarbidwendel entscheidende Vorteile gegenüber US-A 3 237 284 und US-A 3 219 493 . Mit dieser Auslegung der Wendel kann in einer im folgenden beschriebenen Weise zur Lösung der beschriebenen Aufgabenstellung beigetragen werden.An advantageous feature of the invention is also to design coils of at least one metal carbide as wrapping wire or core wire and combine with another second material as wrapping wire or core wire. The use of different materials for core wire and wound wire offers significant advantages for lamps with metal carbide helix US-A 3,237,284 and US Pat. No. 3,219,493 , With this design of the coil can be contributed to solve the described problem in a manner described below.

Bei der Umspinnungswendel wird die Lichtaustrittsfläche einer Metallcarbid-Glühwendel durch Vergrößerung der strahlenden Leuchtkörperoberfläche erhöht. Analog wie bei der Wolfram-Umspinnungswendel gelingt es dadurch zunächst einmal, die Leuchtdichte zu erhöhen, oder dieselbe Leuchtdichte bei geringerer Leuchtkörpertemperatur zu erreichen. Das Erreichen hoher Leuchtdichten ist insbesondere für den Gebrauch der Lampen in Reflektoren oder optischen Projektionssystemen interessant. Vorzugsweise haben die Umspinnungsdrähte einen typischen Durchmesser im Bereich 7 µm - 150 µm. Die Kerndrähte haben einen typischen Durchmesser im Bereich 80 µm bis 800 µm. Ein konkretes Beispiel einer Projektionslampe mit 24 V und 250 W hat z.B. einen Umspinnungsdrahtdurchmesser von 20 µm und einen Kerndrahtdurchmesser von 255 µm bei 11 Windungen des Kerndrahtes und 3200 Windungen des Umspinnungsdrahtes. Typische Leistungsstufen sind 10 Watt bis 1000 Watt.In the case of the wrapping coil, the light exit surface of a metal carbide incandescent filament is increased by enlarging the radiating filament surface. As in the case of the tungsten wrapping helix, this makes it possible, first of all, to increase the luminance or to achieve the same luminance at a lower luminous body temperature. The achievement of high luminance is of particular interest for the use of the lamps in reflectors or optical projection systems. Preferably, the Umspinnungsdrähte have a typical diameter in the range 7 microns - 150 microns. The core wires have a typical diameter in the range 80 microns to 800 microns. A concrete example of a projection lamp with 24 V and 250 W, for example, has a wrapping wire diameter of 20 microns and a core wire diameter of 255 microns at 11 turns of the core wire and 3200 turns of Umspinnungsdrahtes. Typical power levels are 10 watts to 1000 watts.

Typischerweise findet man dabei ein Verhältnis der Durchmesser von Umspinnungsdraht und Kerndraht von 1/3 bis 1/20. Vorzugsweise soll das Verhältnis von Umspinnungsdraht (z.B. Tantaldraht-Durchmesser 25 µm) zu umsponnenem Kerndraht (z.B. Rhenium-Drahtdurchmesser 190. µm) bei ca. 1/5 bis 1/15 liegen.Typically, one finds a ratio of the diameter of wrapping wire and core wire from 1/3 to 1/20. Preferably, the ratio of wrapper wire (e.g., tantalum wire diameter 25 μm) to braided core wire (e.g., rhenium wire diameter 190 μm) should be about 1/5 to 1/15.

Bei einer reinen Wolfram-Wolfram-Lösung ist typischerweise der Windungsabstand des Wolfram-Umspinnungsdrahts immer größer als der Durchmesser des Umspinnungsdrahtes, d.h. der Steigungsfaktor der Umspinnung ist in der Praxis stets größer als 1,2. Bei einer Leistung von 250 W ist z.B. der Steigungsfaktor des Wolfram-Umspinnungsdrahts typisch 1,8 und der Steigungsfaktor der Wolfram-Kerndrahtwicklung typisch 1,3. Der Abstand zwischen den Außenseiten zweier benachbarter Windungen der Umspinnungswendel ist immer > 0, aber kleiner als das Doppelte des Kerndrahtdurchmessers.In a pure tungsten-tungsten solution, typically, the pitch of the tungsten braid wire is always greater than the diameter of the braid wire, i. the pitch factor of the lap is always greater than 1.2 in practice. At a power of 250 W, e.g. the pitch factor of the tungsten wire is typically 1.8 and the pitch factor of the tungsten wire core is typically 1.3. The distance between the outsides of two adjacent turns of the wrapping helix is always> 0, but less than twice the core wire diameter.

Die Durchmesser des Kerndrahtes sowie die Steigungsfaktoren und Anzahl der Windungen bei der Metallcarbidumspinnungswendel aus verschiedenen Materialien sind ähnlich wie beim Wolfram (Durchmesser 80µm - 800µm und Steigung 1,1 - 2,0, Windungsanzahl 3 - 30). Generell sind die Steigungsverhältnisse bei der Metallcarbidumspinnungswendel aus verschiedenen Materialien etwas größer (1,1 - 3,0), da sich durch die Volumenzunahme des Metalls beim Karburieren die Windungsabstände etwas verändern und etwas verkippen. Durch die größere Steigung soll ein Windungsschluss vermieden werden.The diameters of the core wire as well as the slope factors and number of turns in the metal carbide spinning coil of various materials are similar to those of tungsten (diameter 80μm - 800μm and slope 1.1 - 2.0, number of turns 3 - 30). In general, the pitch ratios of the metal carbide rewinding helix of various materials are somewhat larger (1.1-3.0) because the increase in metal volume during carburizing changes the pitch of the reels somewhat and tends to tilt. Due to the larger pitch a turn conclusion should be avoided.

Die Steigungsfaktoren des Umspinnungsdrahtes bei der Metallcarbid-umspinnungswendel aus verschiedenen Materialien (1,0 - 1,4) sind tendenziell kleiner als beim Wolfram, da ja eine möglichst geschlossene Umhüllung erzeugt werden soll. Da die Volumenzunahme des Metalls beim Karburieren berücksichtigt werden muss, ist zwar der Steigungsfaktor vor dem Karburieren immer deutlich größer 1,0. Bei der vorliegenden Erfindung ist aber dieser Steigungsfaktor im eingebrannten Zustand bevorzugt deutlich kleiner als 1,4, besonders bevorzugt liegt er zwischen 1,0 und 1,2. Zusätzlich muß ein "Aufspringen" des Leuchtkörpers bei der Wendelauslegung mitberücksichtigt werden, da der Umspinnungsdraht aufgrund seiner Längenausdehnung bei der Karburierung die einzelnen Windungen auseinanderdrückt.The gradient factors of the wrapping wire in the case of the metal-carbide wrapping helix made of various materials (1.0-1.4) tend to be smaller than those of tungsten, since it is intended to produce a sheath which is as closed as possible. Since the increase in volume of the metal has to be taken into account during carburization, the slope factor before carburizing is always clearly greater than 1.0. In the present invention, however, this gradient factor in the baked state is preferably significantly less than 1.4, more preferably between 1.0 and 1.2. In addition, a "popping" of the filament in the spiral design must be taken into account, since the wrapping wire presses apart the individual turns due to its length expansion in the carburization.

Die konkrete Bauform der Umspinnungswendel trägt außerdem dazu bei, den beschriebenen destruktiven Mechanismus bei der Hot-Spot-Bildung abzuschwächen, vgl. die zweite zusätzliche Aufgabenstellung. Bei einem zumindest nicht vollständig regenerativ verlaufenden Kreisprozess decarburiert zunächst der außen liegende Umspinnungsdraht. Da dieser nur wenig zur Leistungsaufnahme beiträgt, wird - im Gegensatz zu einem einfachen, aus nur einem Draht bestehenden Leuchtkörper - beim Beginn der Ausbildung einer heißeren Stelle zumindest anfänglich nur relativ wenig mehr Leistung in diese Stelle eingetragen; d.h. der Temperaturanstieg an einer solchen Stelle verläuft relativ langsam.The concrete design of the wrapping helix also helps to mitigate the described destructive mechanism in hot-spot formation, cf. the second additional task. In an at least not completely regenerative circular process decarburizes first of the outer wrapping wire. Since this contributes little to the power consumption is - in contrast to a simple, consisting of only one wire filament - at the beginning of training a hotter place at least initially entered relatively little more power in this place; ie the temperature increase at such a point is relatively slow.

Dieser Effekt lässt sich zwar prinzipiell auch unter Verwendung gleicher Materialien für Kerndraht und Umspinnungsdraht lösen. Z.B. können Kerndraht und Umspinnungsdraht aus Tantalcarbid bestehen. Wesentlich ist dann, dass der Umspinnungsdraht den Kerndraht möglichst vollständig umhüllt, also mindestens 90 % der Oberfläche des Kerndrahts, bevorzugt mindestens 95 % der Oberfläche des Kerndrahts, abdeckt, d.h. der Steigungsfaktor der Umspinnungswendel ist nahe bei 1 oder nur wenig größer als 1. Dadurch erfolgt die Abdampfung im wesentlichen nur von der "äußeren" Oberfläche des Umspinnungsdrahtes. Vom Kerndraht dampft jedoch nur sehr wenig Material ab. Bei Verwendung verschiedener Materialien für Kerndraht und Umspinnungsdraht / Umspinnungsdrähte bieten sich jedoch weitere Vorteile, insbesondere bei folgenden Ausführungsformen:

  1. (i) Kerndraht aus einem preiswerteren Material mit hohem Dampfdruck, Umspinnungsdraht aus einem teueren Material mit niedrigerem Dampfdruck. Dies führt zur Qualitätsverbesserung bei vergleichsweise relativ niedriger Kostensteigerung.
  2. (ii) Verwendung von Metallcarbid als Kerndraht; Beschichtung dieses Kerndrahts mit Kohlenstoff oder Umwicklung dieses Kerndrahts mit Kohlenstoff-Fasern, darauf Umwicklung der Kohlenstoff-Beschichtung bzw. der Kohlenstoff-Fasern mit einer Umspinnung aus anderem Metallcarbid. Hier wirkt die "mittlere" Schicht aus Kohlenstoff als Quelle im Sinne von DE 10 2004 052 044.5 und ersetzt den nach außen von der Umspinnungswendel abdampfenden Kohlenstoff, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer führt. Dabei geht es nicht um das Verbinden des Umspinnungsdrahtes mit dem Kerndraht, wie bei US-A 3 237 284 beschrieben.
  3. (iii) Verwendung eines keine Carbide bildenden und kaum Kohlenstoff lösenden Kerndrahts, insbesondere unter Verwendung der Materialien aus der Gruppe Re, Os, Ir, und eines Metallcarbids / einer Metallcarbidlegierung als Umspannungsdraht. Dies führt zur Erhöhung der Stoßfestigkeit.
  4. (iv) Verwendung eines Kerndrahts aus einem Carbide bildenden billigen Material insbesondere W, Ta, Zr; Beschichtung dieses Kerndrahts mit einem als Kohlenstoff-Diffusionsbarriere wirkenden Material bzw. Umwicklung dieses Kerndrahts mit einem Draht aus einem Material, welches keine Carbide bildet, insbesondere Ir, Os, Re; dann Umwicklung dieser zweiten "mittleren" Schicht mit einer dritten Lage, insbesondere einem Draht aus Metallcarbid. Dies führt zur Erhöhung der Stoßfestigkeit bei Verwendung eines Kerndrahts aus einem relativ billigen Material.
  5. (v) Verwendung eines keine Carbide bildenden und keinen Kohlenstoff lösenden Metalls wie Ir, Os, Re als Kerndraht; Beschichtung dieses Kerndrahts mit Kohlenstoff oder Umwicklung dieses Kerndrahts mit Kohlenstoff-Fasern, darauf Umwicklung dieser aus Kohlenstoff-Beschichtung bzw. der Kohlenstoff-Fasern mit einer Umspinnung aus Metallcarbid. Hier wirkt die "mittlere" Schicht aus Kohlenstoff als Quelle im Sinne von DE 10 2004 052 044.5 und ersetzt den nach außen von der Umspinnungswendel abdampfenden Kohlenstoff, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer führt. Dabei wird eine hohe Stoßfestigkeit durch Verwendung eines Kerndrahts aus Metall erzielt. Statt eines keine Carbide bildenden Kerndrahtes kann auch ein Kerndraht aus einem Carbide bildenden Material, welches mit den Elementen Re, Os, Ir als mögliche Kohlenstoffdiffusionsbarriere beschichtet wird, verwendet werden.
Although this effect can be solved in principle using the same materials for core wire and wrapping wire. For example, core wire and wrapping wire may be tantalum carbide. It is essential then that the wrapping wire covers the core wire as completely as possible, ie covers at least 90% of the surface of the core wire, preferably at least 95% of the surface of the core wire, ie the gradient factor of the wrapping coil is close to 1 or only slightly greater than 1. The evaporation is essentially only from the "outer" surface of the wrapping wire. However, only very little material evaporates from the core wire. However, using different core wire and rewire wire materials provides further advantages, particularly in the following embodiments:
  1. (i) Core wire made of a cheaper material with high vapor pressure, wrapping wire made of a more expensive material with lower vapor pressure. This leads to quality improvement with relatively relatively low cost increase.
  2. (ii) use of metal carbide as a core wire; Coating of this core wire with carbon or wrapping this core wire with carbon fibers, then wrapping the carbon coating or the carbon fibers with a braiding of other metal carbide. Here, the "middle" layer of carbon acts as a source in the sense of DE 10 2004 052 044.5 and replaces the outside of the wrapping coil evaporating carbon, which leads to an increase in the lifetime. This is not about connecting the wrapping wire to the core wire, as in US-A 3,237,284 described.
  3. (iii) Use of a carbide-forming and hardly carbon-dissolving core wire, in particular using the materials of the group Re, Os, Ir, and a metal carbide / a metal carbide alloy as a pigtail. This leads to an increase in impact resistance.
  4. (iv) using a core wire of a carbide-forming inexpensive material, in particular W, Ta, Zr; Coating of this core wire with a material acting as a carbon diffusion barrier or wrapping this core wire with a wire made of a material which does not form carbides, in particular Ir, Os, Re; then wrapping this second "middle" layer with a third layer, in particular a metal carbide wire. This leads to an increase in impact resistance when using a core wire made of a relatively cheap material.
  5. (v) using a non-carbide-forming and non-carbon-dissolving metal such as Ir, Os, Re as a core wire; Coating of this core wire with carbon or wrapping of this core wire with carbon fibers, then wrapping this made of carbon coating or the carbon fibers with a braid of metal carbide. Here, the "middle" layer of carbon acts as a source in the sense of DE 10 2004 052 044.5 and replaces the carbon which evaporates outwardly from the wrapping coil, which leads to an increase in the service life. In this case, a high impact resistance is achieved by using a metal core wire. Instead of a core wire not forming carbides, a core wire made of a carbide-forming material which is coated with the elements Re, Os, Ir as a possible carbon diffusion barrier can also be used.

Weiter unten werden konkrete Ausführungsbeispiele für diese verschiedenen Optionen vorgestellt.Below, concrete embodiments for these various options are presented.

Die geometrische Auslegung der Umspinnungswendel erfolgt vorteilhaft so, dass der Windungsabstand des Umspinnungsdrahtes im Bereich des Durchmessers des Umspinnungsdrahtes liegt, d.h. ein Steigungsfaktor von 1,0 bis 1,4, bevorzugt von 1,01 bis 1,2, vorliegt. Hierbei berühren sich die Windungen des Umspinnungsdrahtes nahezu. Durch die möglichst geschlossene Umhüllung bei der Umspinnung kann ein Abdampfen des Kerndrahtes, der ja aus Metallkarbid bzw. Metall bestehen kann, am effizientesten verhindert bzw. zurückgedrängt werden. Zu berücksichtigen ist hierbei, dass bei der Carburierung eine Volumenzunahme stattfindet. Bevorzugt sollte bei der Umspinnung zunächst ein geringer Windungsabstand von ca. 5 - 10 % des Durchmessers des Umspinnungsdrahtes eingehalten werden. Nach der Aufkohlung wird diese Lücke zwischen den Windungen des Umspinnungsdrahtes durch die Volumenzunahme praktisch nahezu vollständig geschlossen, so dass der Windungsabstand kleiner als 5 % des Durchmessers wird, insbesondere 0,5 bis 4,5 %.The geometric design of the wrapping helix is advantageously carried out such that the winding spacing of the wrapping wire is in the range of the diameter of the wrapping wire, ie a gradient factor of 1.0 to 1.4, preferably from 1.01 to 1.2, is present. Here, the turns of the wrapping wire touch each other almost. By wrapping as closed as possible during the wrapping evaporation of the core wire, which may indeed consist of metal carbide or metal, can be prevented or pushed back the most efficient. It has to be taken into account that during carburization an increase in volume takes place. Preferably, a small winding spacing of approximately 5 to 10% of the diameter of the wrapping wire should initially be maintained during the wrapping process. After carburizing, this gap between the turns of the wrapping wire is almost completely closed by the volume increase, so that the winding distance less than 5% of the diameter, in particular 0.5 to 4.5%.

Bei der Herstellung der Umspinnungswendel kann prinzipiell so vorgegangen werden, dass diese zunächst aus Kerndraht und Umspinnungsdraht gewickelt werden und anschließen in der Stängellampe unter einer Kohlenwasserstoff enthaltenden Atmosphäre aufkarburiert wird. Alternativ kann das Aufkohlen auch erst später beim Einbrennen der Lampe beim Kunden erfolgen, wobei der Kohlenstoff dann entweder aus kohlenstoffhaltigen Zusätzen zum Füllgas und / oder durch Herantransport von Kohlenstoff aus festen Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffschichten herangeführt wird.In principle, in the production of the wrapping coil, the procedure may be such that they are first wound from core wire and wrapping wire and subsequently carburized in the bar lamp under a hydrocarbon-containing atmosphere. Alternatively, the carburizing can also take place later when the lamp is burned in at the customer, the carbon then being introduced either from carbonaceous additives to the filling gas and / or by transporting carbon from solid carbon fibers or carbon layers.

Da es bei der Carburierung zu einer Zunahme des Drahtvolumens kommt, kann dies zu Spannungen führen. Um den Aufbau von zu großen Spannungen bei der Carburierung abzuschwächen, kann bei der Carburierung so verfahren werden, dass der Kerndraht zunächst mit Kohlenstoff z.B. durch CVD- oder PVD- Beschichtung, Beschlämmung etc. beschichtet wird bzw. noch mit einer kohlen-stoffhaltigen Ziehschmiere aus dem Drahtzug versehen ist oder mit einer ersten Lage einer dünnen Kohlenstoff-Umspinnungsfaser (typisch 5 bis 12 µm, beispielsweise 7 µm) umwickelt wird. Erst dann wird der Umspinnungsdraht um den Kerndraht gewickelt. Der Kohlenstoff aus der Beschichtung bzw. aus der Faser bzw. aus dem Restbestand an Ziehschmiere bzw. aus der ersten Lage der Umspinnung wird beim Erhitzen zur Carburierung verwendet, d.h. die Kohlenstoff-Schicht bzw. die Kohlenstofffaser wird dünner, was zur Reduktion der Schichtdicke führt und dazu beiträgt, das die bei der Carburierung auftretende Volumenvergrößerung weitgehend kompensiert werden kann. Zusätzlich kann Kohlenstoff noch über eine kohlenwasserstoffhaltige Atmosphäre zugeführt werden. Je nach Auslegung des Carburierprozesses wird ein bestimmter Teil des zur Carburierung des Tantals benötigten Kohlenstoffs aus der Gasphase, ein weiterer Anteil aus der Kohlenstoffschicht entnommen. Bevorzugt kann der Carburierprozess so ausgelegt werden bzw. die Kohlenstoffschicht bzw. die Kohlenstofffaser so dick gewählt werden, dass selbst nach der Carburierung noch Kohlenstoff vorhanden ist.Since carburization results in an increase in wire volume, this can lead to stress. To mitigate the build-up of excessive stresses during carburization, the carburization can be carried out in such a way that the core wire is first coated with carbon, for example by CVD or PVD coating, embedding, etc., or even with a carbon-containing drawing lubricant the wire is provided or is wrapped with a first layer of a thin carbon wrapping fiber (typically 5 to 12 microns, for example 7 microns). Only then is the wrapping wire wrapped around the core wire. The carbon from the coating or from the fiber or from the remaining stock of drawing lubricant or from the first layer of the braiding is used for heating for carburization, ie the carbon layer or the carbon fiber is thinner, which leads to the reduction of the layer thickness and helps that the volume increase occurring during carburization can be largely compensated. In addition, carbon can still be supplied via a hydrocarbon-containing atmosphere. Depending on the design of the carburizing process, a certain part of the carbon required for carburizing the tantalum is taken from the gas phase, another part is taken from the carbon layer. Preferably, the carburizing process can be designed so or the carbon layer or the carbon fiber can be chosen so thick that even after the carburization carbon is still present.

Wenn im Lampenbetrieb bei einem zumindest nicht vollständig regenerativ verlaufenden Kreisprozess der äußere Umspannungsdraht decarburiert, so wird aus der von dem Umspinnungsdraht umschlossenen Kohlenstoffschicht permanent Kohlenstoff nachgeliefert, d.h. die Kohlenstoffschicht bzw. Kohlenstofffaser wirkt als Quelle im Sinne der DE-A 10 2004 052 044 . Wie darin beschrieben, muss in diesem Falle eine Senke im Gasraum der Lampe angebracht werden, um eine Anreicherung der Gasatmosphäre mit Kohlenstoff zu vermeiden.If, during operation of the lamp, the outer strapping wire decarburises in an at least incompletely regenerative cyclic process, then carbon is replenished permanently from the carbon layer enclosed by the wrapping wire, ie the carbon layer or carbon fiber acts as a source in the sense of FIG DE-A 10 2004 052 044 , As described therein, in this case, a drain must be placed in the gas space of the lamp to avoid enrichment of the gas atmosphere with carbon.

In der US-A 3 237 284 und US-A 3 219 493 ist einzig der geometrische Effekt der Erhöhung der Lichtaustrittsfläche angesprochen, der auftritt, wenn bei einer Wendel Umspinnungsdraht und umsponnener Kerndraht im wesentlichen aus dem gleichen Material bestehen, dort Tantal, nach Karburierung Tantalcarbid.In the US-A 3,237,284 and US Pat. No. 3,219,493 Only the geometric effect of increasing the light exit surface is addressed, which occurs when in a helix Umspinnungsdraht and wound core wire consist essentially of the same material, there tantalum, after carburizing tantalum carbide.

Wird aber ein Steigungsfaktor von nahe bei 1 gewählt, d.h. umhüllen die einzelnen Windungen der Umspinnungswendel den Kerndraht nahezu vollständig (bevorzugt mehr als 95 % der Oberfläche), so erfolgt die Abdampfung bevorzugt von der äußeren Oberfläche der Umspinnungswendel, was zu einer Erhöhung der Lebensdauer und damit zu einer über den in US-A 3 237 284 und US-A 3 219 493 beschriebenen Nutzen hinausgehenden Verbesserung führt. Werden außerdem im Leuchtkörper verschiedene Materialien kombiniert, so treten zusätzlich zu der bereits bekannten geometrischen Vergrößerung der Lichtaustrittsfläche sowie der Beschränkung der Kohlenstoffabdampfung auf den Umspinnungsdraht noch weitere Vorteile hinzu, siehe Punkte (i) - (v) wie oben diskutiert.If, however, a pitch factor of close to 1 is selected, that is, the individual turns of the wrapping helix envelop the core wire almost completely (preferably more than 95% of the surface), the evaporation is preferably carried out by the outer surface of the Umspinnungswendel, resulting in an increase in the life and thus on the in US-A 3,237,284 and US Pat. No. 3,219,493 described benefits beyond. If, in addition, different materials are combined in the luminous body, then in addition to the already known geometrical enlargement of the light exit surface as well as the restriction of carbon evaporation to the wrapping wire, further advantages are added, see points (i) - (v) as discussed above.

Beispielsweise ist der Umspinnungsdraht aus Tantal und der umsponnene Kerndraht aus anderen hochschmelzenden Materialien wie z.B. Wolfram, Rhenium, Hafnium, Zirkon, Niob, Osmium, Vanadium, Titan, Ruthenium, Kohlenstoff oder Legierungen aus diesen Materialien. Ein Vorteil ist hier folgender: Wolfram ist zwar das Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt (3380°C), es reagiert aber mit Kohlenstoff zu Wolframcarbid, das einen erheblich niedrigeren Schmelzpunkt von 2630°C hat. Dagegen reagiert ein Metall wie Rhenium nicht mit Kohlenstoff, hat allerdings mit 3180°C einen etwas niedrigeren Schmelzpunkt als Wolfram. Hafnium reagiert mit Kohlenstoff und HfC hat sogar noch einen um ca. 100 K höheren Schmelzpunkt als TaC, etc.For example, the tantalum spun wire and the wound core wire are made of other refractory materials such as tantalum. Tungsten, rhenium, hafnium, zirconium, niobium, osmium, vanadium, titanium, ruthenium, carbon or alloys of these materials. One advantage here is that although tungsten is the highest melting metal (3380 ° C), it does react with carbon to form tungsten carbide, which has a much lower melting point of 2630 ° C. In contrast, a metal such as rhenium does not react with carbon, but at 3180 ° C has a slightly lower melting point than tungsten. Hafnium reacts with carbon and HfC even has a melting point about 100 K higher than TaC, etc.

Wichtig ist beispielsweise im System Kerndraht aus TaC/Umspinnungsdraht aus HfC die Minimierung des Windungsabstands des Umspinnungsdrahtes aus dem Material HfC (Steigungsfaktor nahe bei 1). Durch die möglichst geschlossene Umhüllung von bevorzugt wenigstens 95 % des Kerndrahts durch den Umspinnungsdraht wird eine gleichmäßige Auflegierung des TaC zu TaC /HfC 80/20 erzielt. Dadurch lässt sich die Verdampfung von Material vom Kerndraht weitgehend zurückdrängen bzw. die Verdampfung erfolgt nahezu ausschließlich von der äußeren Oberfläche des Umspinnungsdrahtes.For example, it is important to minimize the winding spacing of the wrapping wire made of the material HfC (gradient factor close to 1) in the system core wire made of TaC / wrapping wire made of HfC. By the most closed envelope of preferably at least 95% of the core wire through the wrapping wire is a uniform Alloying the TaC to TaC / HfC 80/20 achieved. As a result, the evaporation of material from the core wire can largely be pushed back or the evaporation takes place almost exclusively from the outer surface of the wrapping wire.

Die Umspinnung kann auch mehrlagig durchgeführt werden. Weitere zusätzliche Materialpaarungen bei Kerndraht und Umspinnungsdraht sind somit möglich, wie z.B. eine einlagige oder mehrlagige Umspinnung aus Ta-Draht und ggf. zusätzlich Kohlenstofffaser oder eine Kohlenstoffbeschichtung um einen Rhenium-Kerndraht. Bevorzugt wird ein Re-Kerndraht zunächst mit einer Kohlenstofffaser / Kohlenstoffschicht und dann mit einem Tantaldraht umsponnen. Der Rhenium-Draht nimmt kaum Kohlenstoff auf, und der vom äußeren TaC-Draht abdampfende Kohlenstoff wird im Sinne der DE-A 10 2004 052 044 durch von innen von der Kohlenstofffaser bzw. der Kohlenstoffschicht durch Diffusion herantransportierten Kohlenstoff ersetzt. Auch das verstärkte Abdampfen von Kohlenstoff kann durch Verwendung einer mehrlagigen Umspinnung aus Ta-, Hf-, Zr-, V-, Ti-, W-Carbid, ggf. mit zusätzlicher Kohlenstoffumspinnung / Kohlenstoffschicht, zurückgedrängt werden. Bei der zwei- oder mehrlagigen Umspinnung ist ebenfalls ein kleinstmöglicher Windungsabstand der Umspinnungsdrähte, bevorzugt entsprechend einer Abdeckung von mindestens 95 % der Oberfläche, erwünscht, um eine möglichst gleichmäßige Hüllenbildung zu erhalten.The wrapping can also be performed in several layers. Further additional material pairings in core wire and wrapping wire are thus possible, such as a single-layer or multi-layer wrapping of Ta wire and optionally additionally carbon fiber or a carbon coating around a rhenium core wire. Preferably, a re-core wire is first wound with a carbon fiber / carbon layer and then with a tantalum wire. The rhenium wire hardly absorbs carbon, and the carbon dioxide evaporating from the outer TaC wire is in the sense of DE-A 10 2004 052 044 replaced by carbon transported from the inside of the carbon fiber or the carbon layer by diffusion. Also, the increased evaporation of carbon can be suppressed by using a multi-layer wrap of Ta, Hf, Zr, V, Ti, W carbide, optionally with additional Kohlenstoffumspinnung / carbon layer. In the case of two-layer or multi-layer wrapping, a smallest possible winding spacing of the wrapping wires, preferably corresponding to a coverage of at least 95% of the surface, is also desirable in order to obtain the most uniform possible casing formation.

Durch die Verwendung mehrerer Materialien kann die Lösung der zusätzlichen zweiten und dritten Aufgabenstellung optimiert werden, was im folgenden anhand einiger Beispiele beschrieben werden soll.By using multiple materials, the solution of the additional second and third task can be optimized which will be described below with the help of some examples.

Erste Ausführungsform: Rhenium reagiert nicht mit Kohlenstoff, hat aber mit 3180°C einen relativ hohen Schmelzpunkt nahe am Wolfram (3380°C). Umspinnt man im einfachsten Fall einen Rheniumkerndraht mit einem Umspinnungsdraht aus einer Tantallegierung, erhält man nach der Carburierung einen Rheniumdraht mit einer nahezu, bevorzugt zumindest zu 95 % der Oberfläche, geschlossenen Tantalkarbidumspinnung. Da Rhenium nicht mit Kohlenstoff reagiert, ändert der Re-Kerndraht auch nicht seine chemische Zusammensetzung bei der Karburierung. Die anfängliche Ta-Umspinnung wandelt sich in eine TaC-Umspinnung um. Vorteilhaft bei dieser Materialkombination ist, dass zwar die erstrebenswerten strahlungsphysikalischen Eigenschaften des Tantalkarbids an der großen Oberfläche der Umspinnung lichttechnisch genutzt werden können, dass aber im wesentlichen das sich gegenüber dem Kohlenstoff indifferent verhaltende Rhenium für den Stromtransport allein verantwortlich ist. Decarburiert im Lampenbetrieb bei einem zumindest nicht vollständig regenerativ verlaufenden Kreisprozess der äußere Tantal-Umspannungsdraht, ändert sich der elektrische Widerstand des deutlich dickeren Rhenium-Kerndrahtes nur unwesentlich. Da sich die Entkohlung im wesentlichen lediglich auf die äußere Umspinnungslage auswirkt, wird die Lebensdauer dieser Wendel aus der Materialkombination Re-TaC auf mindestens das Doppelte verlängert.First Embodiment: Rhenium does not react with carbon, but at 3180 ° C has a relatively high melting point near tungsten (3380 ° C). If, in the simplest case, a rhenium core wire is spun with a braiding wire made of a tantalum alloy, a rhenium wire with almost, preferably at least 95% of the surface, closed tantalum carbide braiding is obtained after the carburization. Also, because rhenium does not react with carbon, the re-core wire does not change its chemical composition during carburization. The initial Ta wrapping converts to TaC wrapping. An advantage of this combination of materials is that, while the desirable radiation physical properties of tantalum carbide on the large surface of the strand can be exploited photometrically, but that essentially rhenium indifferent to the carbon rhenium is responsible for the current transport alone. Decarburiert in lamp operation in an at least not completely regenerative running cycle of the outer tantalum Umspannungsdraht, the electrical resistance of the much thicker rhenium core wire changes only slightly. Since the decarburization essentially only affects the outer wrapping layer, the life of this coil made of the material combination Re-TaC is extended to at least twice.

Zweite Ausführungsform: Hafniumcarbid besitzt einen noch höheren Schmelzpunkt als Tantalcarbid. Hafnium ist jedoch deutlich schwieriger zu beschaffen und erheblich teurer als Tantal. Daher empfiehlt es sich, eine Umspinnungswendel so auszulegen, dass der Kerndraht aus TaC und der Umspinnungsdraht aus HfC besteht. Dadurch lässt sich der Materialeinsatz von Hf deutlich reduzieren. Wegen des höheren Schmelzpunkts von HfC erhält man einen positiven Effekt auf die Lebensdauer. Kommt es im Lampenbetrieb zu einer diffusiven Vermischung des Ta aus dem TaC und des Hf aus dem HfC, so steigt im äußeren Bereich des Leuchtkörpers der Gehalt an Tantal an. Dies führt zu einem weiteren Anstieg des Schmelzpunkts und wirkt sich daher zusätzlich positiv auf die Lebensdauer aus. Das Schmelzpunktmaximum liegt bei einer Zusammensetzung von etwa 80% TaC + 20% HfC (Agte, Altherthum, Z. Physik, No. 6 (1930)). Ein Schmelzpunktmaxima gibt es auch bei etwa 80% TaC + 20% ZrC. Daher ist es auch besonders bevorzugt, im Falle der Verwendung eines einfachen Leuchtkörpers ohne Umspinnung eine Legierung aus TaC/HfC oder TaC/ZrC mit einem Anteil von 15 bis 25 Gew.-% HfC bzw. ZrC zu verwenden.Second Embodiment: Hafnium carbide has an even higher melting point than tantalum carbide. Hafnium is, however much harder to obtain and considerably more expensive than tantalum. Therefore, it is recommended that a wrapping coil be designed so that the core wire is made of TaC and the wrapping wire of HfC. This significantly reduces the material usage of Hf. Due to the higher melting point of HfC, a positive effect on the lifetime is obtained. If there is a diffusive mixing of the Ta from the TaC and the Hf from the HfC during lamp operation, the content of tantalum increases in the outer region of the luminous element. This leads to a further increase in the melting point and therefore has an additional positive effect on the service life. The melting point maximum is at a composition of about 80% TaC + 20% HfC (Agte, Altherthum, Z. Physik, No. 6 (1930)). Melting point maxima are also present at about 80% TaC + 20% ZrC. Therefore, it is also particularly preferred to use an alloy of TaC / HfC or TaC / ZrC in a proportion of 15 to 25 wt .-% HfC or ZrC in the case of using a simple filament without wrapping.

Gefertigt wird die TaC-HfC-Umspinnungswendel, indem der Kerndraht aus Ta (bzw. aus einer Ta-Legierung) mit einem Umspinnungsdraht aus Hf (bzw. aus einer Hf-Legierung) umsponnen wird. Dann wird der umsponnene Draht, der die Materialkombination Ta/Hf (bzw. Ta-Legierung / Hf-Legierung) aufweist zu einer Wendel verwickelt und schließlich in der Stängellampe oder der fertigen Lampe carburiert.The TaC-HfC wrapping coil is made by spinning the core wire of Ta (or of a Ta alloy) with a wrapping wire of Hf (or of a Hf alloy). Then, the wound wire having the material combination Ta / Hf (or Ta alloy / Hf alloy) is wound into a helix and finally carburized in the lamp or the finished lamp.

Dritte Ausführungsform: Für spezielle Applikationen ist sogar eine Umspinnung eines Wolframkerndrahtes mit einem Draht aus Metallcarbid vorteilhaft. Dies geschieht trotz einer möglichen Carburierung des Wolframs, die zu der eingangs erwähnten Schmelzpunkterniedrigung für Wolframkarbid von 2630°C führt. Hier wird bei einer einlagigen Umspinnung die unterschiedliche Bildungsenthalpie von Tantalkarbid und Wolframkarbid ausgenutzt. Die Karburierung kann so gesteuert werden, dass aufgrund der höheren Affinität des Tantals zum Kohlenstoff die Karburierung des Wolframs minimiert wird. Es kann daher durch gezielte Parameterauswahl beim Aufkohlen (Temperatur, Zeit, Durchfluss, Druck, Konzentration des Kohlenstoffs, etc.) eine Umspinnungswendel aus Metallkerndraht, z.B. Wolfram, und eine Umspinnungswendel aus Metallkarbid, z.B. Tantalkarbid, hergestellt werden. Zumindest beim Betrieb dieses Leuchtkörpers unterhalb ca. 3000 K spielt eine Carburierung des Wolframs, d.h. ein Übertrag des Kohlenstoffs vom Tantalcarbid (bzw. einem anderen Metallcarbid) auf das Wolfram nur eine untergeordnete Rolle. Auch in diesem Falle ist der Gebrauch von Tantalcarbid wegen seiner Selektivstrahlereigenschaften noch vorteilhaft. Wolfram wird deshalb unter den gewählten Bedingungen einer ausreichend niedrigen Leuchtkörpertemperatur als nichtcarbidbildendes Metall betrachtet.Third embodiment: For special applications, even a wrapping of a tungsten core wire with a Wire of metal carbide advantageous. This happens despite a possible carburization of the tungsten, which leads to the above-mentioned melting point reduction for tungsten carbide of 2630 ° C. In this case, the different enthalpy of formation of tantalum carbide and tungsten carbide is exploited in the case of single-layer wound spinning. The carburization can be controlled to minimize carburization of the tungsten due to the higher affinity of the tantalum to carbon. It can therefore by targeted parameter selection during carburizing (temperature, time, flow, pressure, concentration of carbon, etc.) a Umspinnungswendel of metal core wire, eg tungsten, and a Umspinnungswendel of metal carbide, eg tantalum carbide, are produced. At least during operation of this filament below about 3000 K carburization of tungsten, ie a transfer of carbon from tantalum carbide (or other metal carbide) on the tungsten plays only a minor role. Also in this case, the use of tantalum carbide is still advantageous because of its selective radiating properties. Tungsten is therefore considered to be a non-carbide-forming metal under the selected conditions of a sufficiently low illuminant temperature.

Um einen Leuchtkörper mit einem Wolfram-Kerndraht bei höheren Temperaturen zu betreiben, ist häufig die im folgenden beschriebene Ausführungsform bevorzugt. Der Wolframkerndraht wird zunächst mit einem Rheniumdraht, und dann mit einem anderen Metalldraht umsponnen, so dass eine zweilagige Umspinnung entsteht. Die erste Lage Rhenium-Umspinnungsdraht wirkt als Kohlenstoffdiffusionssperre. Alternativ kann als Material für die Diffusionssperre auch Os, Ir oder Ru gewählt werden. Die zweite Lage Umspinnungsdraht besteht aus einem carburierfähigen Metall. Dieses wird bei der Carburierung in ein Metallcarbid umgewandelt. Vorzugsweise soll hier als Metall Tantal bzw. Tantallegierungen eingesetzt werden. Alternativ sind auch andere Metalle oder Legierungen aus denselben Metallen geeignet, wie insbesondere Hf, Nb, V, Zr, Ti, W.In order to operate a luminous element with a tungsten core wire at higher temperatures, the embodiment described below is often preferred. The tungsten core wire is first wound with a rhenium wire, and then with another metal wire, so that a two-layer wrapping is formed. The first layer rhenium wrapping wire acts as a carbon diffusion barrier. Alternatively, as a material for the diffusion barrier also Os, Ir or Ru can be chosen. The second layer of wrapping wire consists of a carburizable metal. This is converted to carburization in a metal carbide. Preferably, tantalum or tantalum alloys should be used here as metal. Alternatively, other metals or alloys of the same metals are suitable, in particular Hf, Nb, V, Zr, Ti, W.

Alternativ kann zunächst ähnlich wie bei US-A 1 854 970 der Wolframdraht mit Rhenium beschichtet werden und dann erst dieser beschichtete Draht mit einem Metalldraht umsponnen werden, der bei der Carburierung ein Metallcarbid liefert.Alternatively, initially similar to US-A 1 854 970 The tungsten wire is then coated with rhenium and then this coated wire is wound with a metal wire that provides a metal carbide during carburization.

In einer weiteren Ausführungsform kann die mechanische Stabilisierung eines spröden Kerndrahtes, meist ein Metallkarbid wie TaC, durch einen weniger spröden Umspannungsdraht -- das Material ist hier C, Re, Os, Ir oder ein weniger sprödes Material wie Zr, Hf, Nb, V, Ti, W, - karbid/Metallcarbid-Legierung, Metallnitrid, Metallborid -- erfolgen. Auch der umgekehrte Fall einer mechanischen Stabilisierung des nach der Carburierung spröden Umspinnungsdrahtes aus Metallcarbid wie insbesondere TaC durch einen nicht aufgekohlten umsponnenen Kerndraht aus Metallen, wie insbesondere z. B. Rhenium, Kohlenstoff oder weniger spröden Metallcarbidlegierungen unter Verwendung von z.B. Hf, Zr, Nb, Ti, V und W ist als Alternative möglich.In a further embodiment, the mechanical stabilization of a brittle core wire, usually a metal carbide such as TaC, by a less brittle pigtail - the material is here C, Re, Os, Ir or a less brittle material such as Zr, Hf, Nb, V, Ti, W, carbide / metal carbide alloy, metal nitride, metal boride. Also, the reverse case of a mechanical stabilization of the brittle after carburization wire of metal carbide such as in particular TaC by a non-carburized braided core wire of metals, such as in particular z. Rhenium, carbon or less brittle metal carbide alloys using e.g. Hf, Zr, Nb, Ti, V and W are possible as an alternative.

Hervorgehoben sei wieder der Gebrauch eines Kerndrahts aus Re als Trägermaterial und Umspinnungsdrähten aus carburierfähigen Metallen, die nach der Karburierung Metallcarbide wie Tantalcarbid bilden. Rhenium, Osmium oder Iridium wird nicht carburiert und versprödet somit nicht. Auf diese Weise erhält man einen mechanisch stabilen Leuchtkörper.Highlight again is the use of a core wire of Re as a carrier material and Umspinnungsdrähten of Carburierfähigen metals that form after carburizing metal carbides such as tantalum carbide. Rhenium, osmium or iridium is not carburized and does not embrittle. In this way one obtains a mechanically stable filament.

Die hier beschriebenen Bauformen können auch auf Lampen mit Leuchtkörpern anderer Metallkarbide (z.B. Hafniumkarbid, Zirkoniumkarbid, Niobkarbid, Titankarbid, Vanadiumkarbid, Wolframkarbid) und deren Legierungen mit Metallnitriden und Metallboriden angewendet werden.The designs described herein may also be applied to lamps with luminescent bodies of other metal carbides (e.g., hafnium carbide, zirconium carbide, niobium carbide, titanium carbide, vanadium carbide, tungsten carbide) and their alloys with metal nitrides and metal borides.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:

Figur 1
eine Glühlampe mit Carbid-Leuchtkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Figur 2
ein gewendelter Leuchtkörper für die Glühlampe gemäß Figur 1.
In the following, the invention will be explained in more detail with reference to several embodiments. The figures show:
FIG. 1
an incandescent lamp with carbide filament according to an embodiment;
FIG. 2
a coiled filament for the light bulb according to FIG. 1 ,

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Figur 1 zeigt eine einseitig gequetschte Glühlampe 1 mit einem Kolben aus Quarzglas 2, einer Quetschung 3, und innere Stromzuführungen 6, die Folien 4 in der Quetschung 3 mit einem Leuchtkörper 7 verbinden. Der Leuchtkörper ist ein einfach gewendelter, axial angeordneter Draht aus TaC, dessen ungewendelte Enden 14 quer zur Lampenachse weitergeführt sind. Die äußeren Zuleitungen 5 sind außen an die Folien 4 angesetzt. Der innere Durchmesser des Kolbens ist 9 mm. Die Wendelenden 14 sind anschließend parallel zur Lampenachse abgebogen und bilden dort die inneren Stromzuführungen 6 als integrale Verlängerung. FIG. 1 shows a bulb pinched on one side 1 with a piston made of quartz glass 2, a pinch seal 3, and inner power supply lines 6, the films 4 in the pinch seal 3 with a filament 7 connect. The filament is a simple coiled, axially arranged TaC wire whose uncoiled ends 14 are continued across the lamp axis. The outer leads 5 are attached to the outside of the foils 4. The inner diameter of the piston is 9 mm. The coil ends 14 are then bent parallel to the lamp axis and form the inner power supply lines 6 as an integral extension.

Die aus Tantalcarbid bestehende Glühwendel der schematisch in Figur 1 gezeigten Lampe, deren grundsätzliche Bauform weitgehend einer auf dem Markt erhältlichen Niedervolt-Halogenglühlampe entspricht, ist durch Carburierung einer aus Tantaldraht (Durchmessers 125 µm) gewickelten Wendel (12 Windungen) entstanden. Bei Verwendung von Xenon als Grundgas, zu dem noch Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenwasserstoff und Halogen (J, Br, Cl, F) enthaltende Substanzen beigefügt werden, weist die Lampe bei Betrieb an 15 V eine Leistungsaufnahme von ca. 70 W auf, wobei die Farbtemperatur charakteristischerweise im Bereich 3200 - 3600 K liegt.The consisting of tantalum carbide filament schematically in FIG. 1 shown lamp, whose basic design largely corresponds to a commercially available low-voltage halogen incandescent lamp, is formed by carburizing a tantalum wire (diameter 125 microns) wound coil (12 turns). When xenon is used as the base gas to which hydrogen, nitrogen, hydrocarbon and halogen (J, Br, Cl, F) containing substances are added, the lamp has a power consumption of about 70 W when operating at 15 V, wherein the Color temperature is characteristically in the range 3200 - 3600 K.

In Figur 2 ist schematisch der Leuchtkörper 7 genauer dargestellt. Die Steigung des Kerndrahtes 15, beispielsweise mit einem Durchmesser von 125 µm, beträgt ca. 350 µm bei 12 Windungen. Der Steigungsfaktor des Umspinnungsdrahtes 16, beispielsweise mit einem Durchmesser von 25 µm, beträgt ca. 1,2.In FIG. 2 schematically the filament 7 is shown in more detail. The pitch of the core wire 15, for example with a diameter of 125 microns, is about 350 microns at 12 turns. The gradient factor of the wrapping wire 16, for example with a diameter of 25 microns, is about 1.2.

Kerndraht 15 und Umspinnung 16 bilden zusammen eine sog. Umspinnungswendel. Die Materialien entsprechen dabei den oben diskutierten Ausführungsformen.Core wire 15 and wrapping 16 together form a so-called. Umspinnungswendel. The materials correspond to the embodiments discussed above.

Geeignete Metallcarbide sind insbesondere solche, deren Schmelzpunkt oberhalb dem von Wolfram liegt oder solche, deren Schmelzpunkt höchstens 100 ° unterhalb dem von Wolfram liegt.Suitable metal carbides are in particular those whose melting point is above that of tungsten or those whose melting point is at most 100 ° below that of tungsten.

Claims (19)

  1. Incandescent lamp (1) having a carbide-containing luminous element (7) and having supply leads (6) that hold the luminous element (7), a helically wound luminous element (7) being introduced in a vacuum-tight fashion together with a filling in a bulb (2), the luminous element (7) having a metal carbide whose melting point is preferably above that of tungsten, and the luminous element (7) being constructed as a wrapped filament composed of a core wire (15) and a wrapping (16) surrounding the latter, characterized in that the core wire (15) and the wrapping (16) are made from different materials, at least one of the two components being fabricated from a high-melting metal carbide.
  2. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the wrapping is a wrapping wire which is single-ply or multi-ply and which, in particular, consists of a number of wires of smaller diameter than that of the core wire.
  3. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the high-melting carbide is tantalum carbide or an alloy of tantalum carbide with other metal carbides, metal nitrides and metal borides, and in that the second material after the lamp burn in is either another high-melting metal compound or a material selected from the group W, Re, Os, Ir, Ru that does not form carbide under the selected conditions.
  4. Incandescent lamp according to Claim 3, characterized in that the other metal compound is another metal carbide from the group HfC, ZrC, NbC, VC, WC, TiC, SiC or alloys of these metal carbides with one another or with corresponding metal nitrides and/or metal borides.
  5. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the envelope is fabricated from silica glass, hard glass or ceramic.
  6. Incandescent lamp according to Claim 2, characterized in that the turn spacing of the wrapping wire is at most 1.5 times the diameter of the wrapping wire.
  7. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the core wire is coated with carbon or is still affected by a carbon drawing lubricant from the wire drawing.
  8. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the core wire itself is wrapped with a carbon fiber or a bundle of carbon fibers.
  9. Incandescent lamp according to Claim 7, characterized in that the carbon coated core wire itself is wrapped again with a wire made from metal carbide or an alloy made from metal carbides selected from the group TaC, HfC, ZrC, NbC, VC, WC, TiC or alloys of these metal carbides with metal nitrides or metal borides.
  10. Incandescent lamp according to Claim 8, characterized in that the fibers or the bundle themselves/itself are wrapped again by a wire made from metal carbide or an alloy made from metal carbides selected from the group TaC, HfC, ZrC, NbC, VC, WC, TiC or alloys of these metal carbides with metal nitrides or metal borides.
  11. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the core wire consists of a material, in particular rhenium, ruthenium, osmium or iridium, which does not form carbides or forms carbides only to a small extent, while the wrapping wire consists of a metal carbide or an alloy of metal carbides selected from the group TaC, HfC, ZrC, NbC, VC, WC, TiC and, if appropriate, further of metal borides and metal nitrides.
  12. Incandescent lamp according to Claim 2, characterized in that the wrapping wire is wound around the core wire in a multi-ply fashion.
  13. Incandescent lamp according to Claim 11, characterized in that at least two different wrapping wires made from various metals or metal alloys, in particular metal carbides, are wound around the core wire.
  14. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the core wire consists of tungsten and the wrapping is a wire that consists of tantalum carbide, in particular produced by specific carburization of tantalum alone, or of other metal carbides or their alloys (Hf, Zr, Nb, V, W, Ti), it also being possible, if appropriate, for the alloys further to contain metal nitrides or metal borides.
  15. Incandescent lamp according to Claim 3, characterized in that the core wire consists of tungsten and the wrapping has at least two plies, the first ply being a wrapping wire that is selected from a material from the group of rhenium, osmium, iridium that acts as a carbon diffusion barrier, and a second and, if appropriate, further ply is a wrapping wire made from a metal carbide, preferably tantalum carbide, or a tantalum carbide alloy with other metal carbides, nitrides or borides.
  16. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the carbon wire is a tungsten wire that is coated with a metal selected from the group of rhenium, osmium, iridium, there being fitted on this ply a wrapping wire fabricated from a metal carbide or from an alloy of metal carbides, nitrides and/or borides selected from the group of metals Ta, Hf, Zr, Nb, V, W, Ti.
  17. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the core wire is a tungsten wire, the wrapping consisting of three plies, the first ply being a wrapping wire made from a material selected from the group of rhenium, osmium, iridium that acts as a carbon diffusion barrier, and the second ply being a fiber or layer that consists of a material that is selected from the group of carbon fiber or a carbon fiber layer, and the third ply being a wrapping wire made from metal carbide or a metal carbide alloy selected from the group of tantalum carbide, tantalum carbide alloy, ZrC, HfC, NbC, VC, WC, TiC.
  18. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the core wire consists of a material such as, in particular, rhenium, osmium or iridium, that does not form, or scarcely forms, carbides, the core wire firstly being wrapped as second ply with a carbon fiber or being coated with carbon, and use being made as third ply of a wrapping wire made from a metal carbide or an alloy of the metal carbide with other metal carbides, nitrides or borides.
  19. Method for producing an incandescent lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the high melting metals or metal alloys are firstly present in the uncarburized state in the finished lamp, and in that said metals or metal alloys are not carburized until the lamp is burnt in owing to reaction with a carbon containing fill gas, or to the use of the carbon from a carbon fiber or a carbon layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1854970A (en) * 1930-05-20 1932-04-19 Gen Electric Electric lamp and the illuminating body used therein
IT392129A (en) * 1940-01-20
US3073986A (en) * 1960-04-20 1963-01-15 Gen Electric Electric incandescent lamp
US3237284A (en) * 1962-02-05 1966-03-01 Polaroid Corp Method of forming carbide coated coiled filaments for lamps
US3219493A (en) * 1962-02-05 1965-11-23 Polaroid Corp Method of making electric lamps
GB2041642B (en) * 1979-02-09 1982-11-17 Thorn Electrical Ind Ltd Lamp filament support
US5034656A (en) * 1989-09-26 1991-07-23 General Electric Company Tungsten halogen lamp including phosphorous and bromine
JP3835772B2 (en) * 1996-11-06 2006-10-18 桜井 裕美子 Filament mounting method
MXPA02001858A (en) * 1999-08-22 2004-03-10 Ip2H Ag Light source.
DE102004014211A1 (en) * 2004-03-23 2005-10-13 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Incandescent lamp with carbide-containing filament
DE102004034807A1 (en) * 2004-07-19 2006-03-16 Ip2H Ag Light source and a method for mechanical stabilization of the filament or the electrode of a light source

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