(19) |
|
|
(11) |
EP 1 805 785 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
|
01.12.2010 Patentblatt 2010/48 |
(22) |
Anmeldetag: 18.10.2005 |
|
(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
|
(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
|
PCT/DE2005/001857 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
|
WO 2006/045273 (04.05.2006 Gazette 2006/18) |
|
(54) |
GLÜHLAMPE MIT EINEM LEUCHTKÖRPER, DER EINE HOCHTEMPERATURBESTÄNDIGE METALLVERBINDUNG
ENTHÄLT
INCANDESCENT LAMP HAVING AN ILLUMINANT THAT CONTAINS A HIGH-TEMPERATURE RESISTANT
METAL COMPOUND
LAMPE A INCANDESCENCE AYANT UNE LAMPE CONTENANT UN COMPOSE METALLIQUE RESISTANT AUX
TEMPERATURES ELEVEES
|
(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
|
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE
SI SK TR |
(30) |
Priorität: |
26.10.2004 DE 102004052044
|
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
|
11.07.2007 Patentblatt 2007/28 |
(73) |
Patentinhaber: OSRAM Gesellschaft mit beschränkter Haftung |
|
81543 München (DE) |
|
(72) |
Erfinder: |
|
- BUNK, Axel
81379 München (DE)
- DAMM, Matthias
85080 Gaimersheim (DE)
- ROSENBAUER, Georg
91717 Wassertrüdingen (DE)
|
(56) |
Entgegenhaltungen: :
WO-A-03/075315 GB-A- 190 908 283 US-A- 3 277 330 US-A- 3 405 328 US-A- 4 450 381
|
WO-A-2005/055274 US-A- 3 237 284 US-A- 3 311 777 US-A- 3 717 784
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung geht aus von einer Glühlampe mit einem Leuchtkörper, der eine hochtemperaturbeständige
Metallverbindung enthält, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei
insbesondere um Glühlampen mit einem carbidhaltigen Leuchtkörper, insbesondere betrifft
die Erfindung Halogenglühlampen, die einen Leuchtkörper aus TaC aufweisen, oder dessen
Leuchtkörper TaC als Bestandteil oder Beschichtung enthält.
Stand der Technik
[0002] Aus vielen Schriften ist eine Glühlampe mit einem Leuchtkörper, der eine hochtemperaturbeständige
Metallverbindung enthält bekannt. Ein bisher noch ungelöstes Problem ist die stark
einschränkte Lebensdauer. Eine in
WO-A 01/15206 dargestellte Möglichkeit besteht darin, den Leuchtkörper mit einem separaten Gestell
zur Halterung zu verbinden.
[0003] Eine weit verbreitete Methode zur Lösung des Problems, ein Abdampfen von Material
des Leuchtkörpers zu verhindern, besteht in der Verwendung von Kreisprozessen. Dabei
wird dem Füllgas eine weitere chemische Substanz zugefügt, welche in kälteren Bereichen
mit dem abgedampften Material zu einer relativ leicht flüchtigen Verbindung reagiert,
welche sich nicht an der Kolbenwand abscheidet. Diese Verbindung wird im sich aufbauenden
Konzentrationsgradienten - nämlich hohe Konzentration nahe der Kolbenwand, niedrige
Konzentration nahe des Leuchtkörpers - in Richtung des Leuchtkörpers transportiert.
Bei den hohen Temperaturen nahe des Leuchtkörpers zersetzt sie sich unter Zerfall
in das Material des Leuchtkörpers und der zugegebenen chemischen Substanz; das Material
des Leuchtkörpers wird wieder an diesen angelagert.
Beispiele:
(a) Wolfram-Halogen-Kreisprozess
[0004] Das vom Leuchtkörper abdampfende Wolfram verbindet sich bei niedrigeren Temperaturen
nahe der Kolbenwand zu Wolframhalogeniden, welche bei Temperaturen oberhalb ca. 200°C
flüchtig sind und sich nicht an der Kolbenwand abscheiden. Dadurch wird ein Ausfall
von Wolfram an der Kolbenwand verhindert. Die Wolframhalogenidverbindungen werden
durch Diffusion und ggf. auch Konvektion zum heißen Leuchtkörper zurücktransportiert,
wo sie sich zersetzen. Das dabei frei gewordene Wolfram wird wieder an den Leuchtkörper
angelagert. Allerdings wird das Wolfram i.allg. nicht an dieselbe Stelle zurücktransportiert,
von der es abgedampft ist, sondern an einer Stelle anderer Temperatur abgelagert,
d.h. der Kreisprozess ist nicht regenerativ. Eine Ausnahme ist der Fluor-Kreisprozess.
(b) Kohlenstoff-Wasserstoff-Kreisprozess bei TaC Lampen
[0005] Der bei Zersetzung des TaC entstehende gasförmige Kohlenstoff wird in Richtung der
Kolbenwand transportiert, wo er mit Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen wie Methan
reagiert. Diese Kohlenwasserstoffe werden zum heißen Leuchtkörper zurück transportiert,
wo sie sich wieder zersetzen. Der Kohlenstoff wird dabei wieder freigesetzt und kann
sich an den Leuchtkörper anlagern. Allerdings zersetzen sich die Kohlenwasserstoffe
bei niedrigen Temperaturen bereits unter 1000 K, so dass die Rückführung von Kohlenstoff
nicht gezielt zu den heißesten Stellen des Leuchtkörpers erfolgt.
[0006] Wenn wie im zuletzt beschriebenen Beispiel die Abdampfung vom Leuchtkörper relativ
stark ist und die den Kreisprozess tragende Verbindung nur bei sehr niedrigen Temperaturen
stabil ist wie die Kohlenwasserstoffe im letzten Beispiel, so kommt es zu einer raschen
Zerstörung des Leuchtkörpers, weil dieser schnell an dem abdampfenden Material wie
Kohlenstoff im letzten Beispiel verarmt. Insgesamt wird der Kohlenstoff relativ schnell
von den heißesten Stellen des Leuchtkörpers zu den kälteren Stellen des Leuchtkörpers
bzw. den Abgängen zum Leuchtkörper transportiert, was ebenfalls z.B. durch Windungsschluss
Probleme bereiten kann. Nur ein sehr geringer Anteil des zurücktransportierten Kohlenstoffs
erreicht noch die heißeste Stelle der Wendel (sehr geringer Regenerationsgrad). Zudem
verläuft die Rückreaktion des Kohlenstoffs mit dem Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen
ohnehin nur bei einem relativ großen Wasserstoffüberschuss hinreichend schnell, so
dass eine Schwärzung des Kolbens vermieden wird.
[0007] Zusammenfassend ist in solchen Fällen wie bei der TaC Lampe der Gebrauch eines Kreisprozesses,
bei dem:
- (a) erstens das Material vom Leuchtkörper relativ schnell abdampft bzw. abtransportiert
wird,
und
- (b) zweitens das abgedampfte Material nur bei sehr niedrigen Temperaturen eine chemische
Verbindung eingeht,
für viele Anwendungsfälle nicht ausreichend, weil wegen der nur sehr geringen Rückführung
von Material zur den Stellen, von denen es abtransportiert wurde, der Leuchtkörper
schnell zerstört wird.
[0008] Als Möglichkeit zur Lösung des Problems wird in
WO-A 03/075315 die Regeneration des Leuchtkörpers aus einem Depot heraus beschrieben. Aus dem Depot
heraus verdampft fortlaufend eine chemische Substanz, die dem Leuchtkörper diejenige
Substanz, an der er verarmt ist, wieder zuführt. Z.B. wird beschrieben, wie ein TaC
Leuchtkörper aus einem mit einer organischen Verbindung (z.B. Aceton) getränktem Polymer
regeneriert wird. Dabei wird der Gasphase permanent eine chemische_ Verbindung, die
u.a. auch Kohlenstoff enthält, zugeführt; dabei wird fortlaufend Kohlenstoff zur Verfügung
gestellt, welcher den vom Leuchtkörper abgedampften Kohlenstoff wieder ersetzen kann.
Nachteilig dabei ist, dass sich durch die permanent zugeführte chemische Verbindung
die Zusammensetzung der Gasphase und auch des Leuchtkörpers fortlaufend ändert; ein
Lampenbetrieb bei stabilen Bedingungen ist so kaum möglich. Die Konzentration an Kohlenstoff
in der Gasphase wird ständig erhöht, was schließlich zur Abscheidung von Kohlenstoff
an ungeeigneten Orten wie den Enden des Leuchtkörpers oder schließlich auch der Kolbenwand
führt. Auch eine Anreicherung an Kohlenstoff im Leuchtkörper ist nicht wünschenswert,
weil sich dabei die Eigenschaften des Leuchtkörpers fortlaufend verändern. Eine Anreicherung
von Wasserstoff in der Gasphase führt durch eine Erhöhung der Wärmeleitung zu einer
zunehmenden Kühlung des Leuchtkörpers.
[0009] Zusammenfassend ist ein stabiler Betrieb einer Lampe mit einem fortlaufend aus einem
Depot ausdampfenden chemischen Verbindung nicht möglich, weil sich die Zusammensetzung
der Gasphase und ggf. auch des Leuchtkörpers selber kontinuierlich ändern.
[0010] Als weitere Möglichkeit wird im
WO- Patent 03/075315 die gegenseitige Regeneration zweier abwechselnd betriebener Leuchtkörper beschrieben.
Hierbei dampft von einem bei hohen Temperaturen (über 3000 K) betriebenen "aktiven"
Leuchtkörper permanent Kohlenstoff ab und wird zu einem zweiten bei relativ niedrigen
Temperaturen (um oder unter 2000 K) betriebenen "inaktiven" Leuchtkörper transportiert,
wo er sich abscheidet bzw. anlagert. Ist der "aktive" Leuchtkörper an Kohlenstoff
verarmt, so wird umgeschaltet; der vorher "inaktive" Leuchtkörper wird bei hoher Temperatur
betrieben und der vorher "aktive" Leuchtkörper wird auf niedriger Temperatur gehalten.
Dabei wird der jetzt "inaktive" Leuchtkörper vom "aktiven" Kohlenstoff verdampfenden
Leuchtkörper regeneriert. Hierbei ist nachteilig, dass man zwei Leuchtkörper benötigt,
zwischen denen dauernd umgeschaltet werden muss.
Darstellung der Erfindung
[0011] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Glühlampe mit einem Leuchtkörper,
der eine hochtemperaturbeständige Metallverbindung, und insbesondere einen carbidhaltigem
Leuchtkörper, oder auch ein Metall enthält, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
bereitzustellen, die eine lange Lebensdauer ermöglicht und das Problem der Verarmung
des Leuchtkörpers an einer abdampfenden Komponente überwindet.
[0012] Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
[0013] Der Begriff hochtemperaturbeständige Metallverbindung meint Verbindungen, deren Schmelzpunkt
in der Nähe des Schmelzpunkts von Wolfram liegt, teilweise sogar darüber. Bevorzugt
ist das Material des Leuchtkörpers TaC oder Ta
2C. Aber auch Carbide des Hf, Nb oder Zr und überdies Legierungen dieser Carbide sind
geeignet. Des weiteren Nitride oder Boride von derartigen Metallen. Diesen Verbindungen
gemeinsam ist die Eigenschaft, dass ein Leuchtkörper aus diesem Material im Betrieb
an mindestens einem Element verarmt. Das im folgenden beschriebene Prinzip ist aber
genauso auch auf Leuchtkörper aus Metallen anwendbar. Der im folgenden verwendete
Begriff Metallverbindung ist daher nicht einschränkend zu verstehen, sondern beispielhaft.
Die darin getroffenen Aussagen sind analog auch auf Metalle anwendbar.
[0014] Wird ein Leuchtkörper bei hohen Temperaturen betrieben, so kommt es - je nach der
Beschaffenheit des Materials des Leuchtkörpers - zu einem Abdampfen von Material bzw.
von Bestandteilen des Materials. Das abgedampfte Material bzw. seine Bestandteile
werden durch z.B. Konvektion, Diffusion oder Thermodiffusion abtransportiert und scheiden
sich an anderer Stelle in der Lampe ab, z.B. an der Kolbenwand oder Gestelltellen.
Durch die Abdampfung des Materials bzw. seiner Bestandteile kommt es zu einer raschen
Zerstörung des Leuchtkörpers. Durch das sich an der Kolbenwand abscheidende Material
wird die Transmission des Lichtes stark reduziert.
Beispiele:
[0015]
- (a) Das von einer Glühwendel aus Wolfram abdampfende Wolfram wird bei einer konventionellen
Glühlampe zur Kolbenwand transportiert und scheidet sich dort ab.
- (b) Ein bei hohen Temperaturen betriebener Tantalcarbidleuchtkörper zersetzt sich
unter Entstehung des spröden, gegenüber TaC bei niedrigeren Temperaturen schmelzenden
Subcarbids Ta2C und von gasförmigem Kohlenstoff, welcher zur Kolbenwand transportiert wird und sich
dort abscheidet.
[0016] Die Aufgabenstellung besteht darin, durch geeignete Maßnahmen ein Abdampfen vom Leuchtkörper
zu minimieren bzw. rückgängig zu machen.
[0017] Um eine Verarmung des Leuchtkörpers an der abdampfenden Komponente zu vermeiden,
wird von außen eine solche Konzentration der abdampfenden Komponente eingestellt,
dass im Idealfall sich Abdampfung und Sublimation das Gleichgewicht halten und der
Leuchtkörper somit an der fraglichen Komponente weder verarmt noch angereichert wird.
Die Einstellung der benötigten Konzentration über dem Leuchtkörper soll durch einen
kontinuierlichen Transport eines die fragliche Komponente enthaltenden Stoffes von
einer Quelle in eine Senke realisiert werden. Durch die fortlaufende Abscheidung des
aus der Quelle nachgelieferten Stoffes wird eine Veränderung der Zusammensetzung der
Gasphase vermieden und ein Betrieb des Leuchtkörpers bei konstanten Bedingungen ermöglicht.
[0018] Bei einer möglichen Auslegungsform einer Lampe mit TaC Leuchtkörper besteht die Quelle
aus einem festen, oder auch flüssigen, Kohlenwasserstoff, welcher so in die Lampe
eingebracht wird, dass sich über dem Quellenmaterial ein bestimmter Dampfdruck an
gasförmigem Kohlenwasserstoff aufbaut. Dieser Kohlenwasserstoff wird durch Diffusion
bzw. Konvektion in das Lampeninnere transportiert, wo er sich bei höheren Temperaturen
nahe des Leuchtkörpers zersetzt. Der Leuchtkörper befindet sich somit in einer mit
Kohlenstoff angereicherten Atmosphäre; eine Zersetzung des Leuchtkörpers wird dadurch
verhindert. Im Idealfall gibt der Leuchtkörper dabei weder Kohlenstoff an die Umgebung
ab, noch wird Kohlenstoff in ihm angereichert. Anders ausgedrückt stellt sich am Leuchtkörper
ein Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffabscheidung und Kohlenstoffverdampfung ein.
Bei niedrigeren Temperaturen nahe der Kolbenwand reagiert der Kohlenstoff wieder mit
Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen zurück. An einem bei geeigneter Temperatur angebrachten
Draht z.B. aus einem der Materialien Eisen, Nickel, Kobalt, Platin oder Molybdän hinreichend
großer Oberfläche zersetzt sich der Kohlenwasserstoff unter Abscheidung von festem
Kohlenstoff (Ruß). Dieser Vorgang entspricht etwa dem aus der Technischen Chemie bekannten
Cracken von Kohlenwasserstoffen an geeigneten Katalysatoren, wobei in diesem Fall
- im Gegensatz zur Reaktionsführung in Anlagen der chemischen Industrie - die Abscheidung
von Kohlenstoff am Katalysator erwünscht ist. Insgesamt tritt somit fortlaufend Kohlenstoff
aus einer Quelle aus und wird in einer Senke wieder abgeschieden. Der Leuchtkörper
der Lampe wird somit weder an Kohlenstoff angereichert, noch verarmt er an Kohlenstoff;
außerdem wird die Kohlenstoffkonzentration in der Gasphase konstant gehalten.
[0019] Mit dem Wasserstoff kann bevorzugt analog verfahren werden. Als Wasserstoffsenke
wirkt die permeable Quarzkolbenwand bei hohen Temperaturen. Bei niedrigeren Temperaturen
kann der entstehende Wasserstoff durch Jod abgefangen werden (Reaktion zu Jodwasserstoff;
der dabei entstehende Jodwasserstoff ist hinsichtlich seiner Auswirkung auf die Maintenance
der Lampe unkritisch, weil er weder in die Chemie des Metallkarbids eingreift noch
die physikalischen Eigenschaften des Füllgases (insbesondere die Wärmeleitfähigkeit)
ändert. Eine weitere Möglichkeit zur Bindung des freigesetzten Wasserstoffs (d.h.
einer Senke für Wasserstoff) besteht im Gebrauch von Metallen wie z.B. Zirkonium oder
Hafnium oder Niob oder Tantal, welche bei geeigneten Temperaturen Wasserstoff "gettern".
[0020] Es soll noch einmal darauf hingewiesen werden, dass die Existenz einer Senke für
die Funktionsfähigkeit der Lampe wichtig ist. Beim Fehlen von Senken für Kohlenstoff
und Wasserstoff würde sich entweder die Gasphase oder der Leuchtkörper an dem jeweiligen
Element anreichern; die Folge davon wäre eine Veränderung der Betriebsdaten der Lampe.
[0021] Insbesondere können die in den letzten Absätzen beschriebenen Transportprozesse noch
von einem oder mehreren Kreisprozessen überlagert werden.
[0022] Wenn z.B. in einer Lampe mit einem Leuchtkörper aus TaC ständig Kohlenstoff - zum
Teil in Form von Kohlenwasserstoffen - von einer Quelle zu einer Senke transportiert
wird, so kann diesem Transportprozess durch Zusatz einer halogenhaltigen Verbindung
ein Tantal-Halogen-Kreisprozess überlagert werden, welcher das vom Leuchtkörper abgedampfte
Tantal an der Abscheidung an der Kolbenwand hindert und zumindest teilweise zum Leuchtkörper
zurück transportiert, wie z.B. in der noch unveröffentlichten Anmeldung
DE-Az 103 56 651.1 beschrieben. Auf diese wird ausdrücklich Bezug genommen. Weiterhin ist es für eine
TaC Lampe denkbar, dem beschriebenen permanenten Transport von Kohlenstoff von einer
Quelle in eine Senke einen Kohlenstoff-Kreisprozess zu überlagern, z.B. einen C-H-,
C-Halogen-, C-S- oder C-N-Kreisprozess wie in der Anmeldung
DE-Az 103 56 651.1 beschrieben.
[0023] Die als Senken dienenden Metalle können z.B. in Form von Drähten oder Plättchen an
das Gestell bzw. die Stromzuführung angeschweißt werden, oder als Überzugswendel direkt
um die Stromzuführung gewickelt werden, oder z.B. in Form von Drähten direkt mit eingequetscht
werden. Wesentlich ist insbesondere bei der Verwendung von katalytisch wirkenden Metallen
als Senken, dass die Oberfläche dieser Metalle hinreichend groß ist, da ja die Oberfläche
fortlaufend mit Kohlenstoff belegt wird ("Vergiftung" des Katalysators), um die Wirksamkeit
des Katalysators zu erhalten. Auch die Beschichtung von Wendelabgängen bzw. Stromzuführungen
mit als Senke dienenden Metallen ist eine weitere Ausführungsform.
[0024] In einer weiteren Ausführungsform wird als Quelle für Kohlenstoff elementarer Kohlenstoff
verwandt. Dieser kann z.B. in Form von Kohlenstoffpresslingen, von Graphitfasern oder
auf einem Substrat abgeschiedenem Russ, Diamant in Form von DLC oder Graphit vorliegen.
Der Kohlenstoff wird auf einer "mittleren" Temperatur gehalten, die genau so groß
sein muss, dass der resultierende Dampfdruck des Kohlenstoffs am Ort des heißen Leuchtkörpers
zu einem Kohlenstoff-Partialdruck führt, welcher in etwa dem Kohlenstoff-Gleichgewichtsdampfdruck
über dem Tantalkarbid entspricht. Damit halten sich am Leuchtkörper aus Tantalkarbid
Kohlenstoffabscheidung und Kohlenstoffverdampfung das Gleichgewicht; eine Dekarburierung
des Leuchtkörpers wird so vermieden. Gelangt der Kohlenstoff in kältere Bereiche nahe
der Kolbenwand, so reagiert er mit Wasserstoff oder auch Halogenen zu (ggf. halogenierten)
Kohlenwasserstoffen; dadurch wird die Abscheidung des Kohlenstoffs an der Kolbenwand
verhindert. An einem Katalysator erfolgt dann die Zersetzung des Kohlenwasserstoffs,
dabei scheidet sich der Kohlenstoff an der Oberfläche des Katalysators ab und der
Wasserstoff wird wieder freigesetzt. In diesem Fall benötigt man keine Senke für den
Wasserstoff bzw. ggf. das Halogen, welche ja nur die Abscheidung des Kohlenstoffs
an der Kolbenwand verhindern und den in Form von Kohlenwasserstoff gebundenen Kohlenstoff
zum Katalysator transportieren. Der Wasserstoff bzw. ggf. das Halogen dient somit
hier lediglich als Transportmittel, um den Kohlenstoff zu transportieren und wird
nicht verbraucht. Insgesamt wird in diesem Fall Kohlenstoff von der Kohlenstoffquelle
(Kohlenstoffpressling, Graphitfasern, Diamant wie DLC, Graphitschichten, Ruß, etc.)
zur Kohlenstoffsenke (z.B. Draht aus Nickel, Eisen, Molybdän) transportiert, wo er
sich wieder abscheidet.
[0025] In einer Ausführungsform der Kohlenstoffquelle wird der Kohlenstoff auf einigen Windungen
des als Wendel ausgeführten Leuchtkörpers aus Metallcarbid abgeschieden. Bevorzugt
erfolgt die Kohlenstoffabscheidung auf den äußeren Windungen der Wendel bei niedrigeren
Temperaturen als in der Mitte des Leuchtkörpers. Da der Dampfdruck über reinem Kohlenstoff
größer ist als der Kohlenstoff-Dampfdruck über Tantalcarbid, wird die Quelle aus reinem
Kohlenstoff bei niedrigeren Temperaturen als in der heißen Wendelmitte angebracht.
Dadurch soll möglichst der Kohlenstoff-Gleichgewichtsdampfdruck über der Mitte der
heißen Wendel eingestellt werden und erreicht werden, dass über den Leuchtkörper keine
den Kohlenstoff-Transport treibenden Gradienten des Kohlenstoff-Partialdrucks entstehen.
[0026] Die zuletzt beschriebene Vorgehensweise ist auch von Nutzen zur Umgehung von Problemen
hinsichtlich der relativ geringen Stossfestigkeit des Tantalkarbids beim Transport
der Lampen zum Kunden. Eine Option zur Umgehung dieses Problems besteht darin, die
Karburierung erst nach dem Transport der Lampen zum Kunden beim Einbrennen abzuschließen
und zunächst noch wenigstens einen Tantalkern im Leuchtkörper aus TaC zu belassen.
Um die Karburierung beim Kunden dann abzuschließen, muss man beim Einbrennen der Lampe
dem noch nicht vollständig durchkarburierten Leuchtkörper große Mengen an Kohlenstoff
zuführen. Speichert man diese große Mengen Kohlenstoff in Form von gasförmigen Kohlenwasserstoffen
in der Gasatmosphäre oder in Form von kontinuierlich verdampfenden festen Kohlenwasserstoffen,
so werden bei der Karburierungsreaktion sehr große Mengen Wasserstoff freigesetzt,
welche sich dann wegen der Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit negativ auf die Effizienz
der Lampe auswirken. Da die Reaktion mit dem Kohlenwasserstoff auch nicht vollständig
verläuft, stellen die großen Mengen an freigesetztem Kohlenstoff, die in der Gasphase
gehalten werden müssen, ebenfalls ein Problem dar. Dieses Problem lässt sich in der
beschriebenen Weise umgehen, indem der noch nicht vollständig durchkarburierte Leuchtkörper
sich in einem kontinuierlichen Strom eines von einer Kohlenstoffquelle ausgehenden
Stroms von Kohlenstoff befindet. Der nicht zur Karburierung verwandte Kohlenstoff
reagiert mit Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen, wodurch die Abscheidung des Kohlenstoffs
an der Kolbenwand verhindert wird. Der Kohlenwasserstoff zersetzt sich schließlich
wieder an einem Katalysator, wobei der nicht benötigte Kohlenstoff abgeschieden wird
und der Wasserstoff freigesetzt wird. Dabei kommt man mit einer relativ geringen Menge
Wasserstoff aus, weil dieser nicht verbraucht wird, sondern nur zum Transport des
Kohlenstoffs zur Kohlenstoffsenke dient. Insbesondere bleibt die Menge an Wasserstoff
dabei konstant und steigt nicht permanent während der Karburierung an. Ist bei hoher
Kolbentemperatur, insbesondere bei einem Kolben aus Quarzglas, die Permeabilität des
Wasserstoffs nicht mehr vernachlässigbar, kann der Wasserstoff durch den Gebrauch
von Jod nahe der Kolbenwand wieder als Jodwasserstoff abgefangen und stabilisiert
werden.
[0027] Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung einer Kohlenstoffquelle besteht in der
Verwendung einer mit Tantalkarbid beschichteten Kohlenstofffaser. Bei den hohen Betriebstemperaturen
diffundiert der Kohlenstoff durch die Tantalkarbidschicht hindurch; eine Verarmung
der Tantalkarbidschicht an Kohlenstoff wird damit vermieden. Der dadurch in den Gasraum
freigesetzte Kohlenstoff führt jedoch zu einer raschen Schwärzung der Kolbenwand,
wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Durch Abfangen des Kohlenstoffs mit Wasserstoff
lässt sich bei nicht zu hohen Kolbentemperaturen eine Schwärzung des Kolbens verhindern.
Allerdings werden sehr große Mengen an Wasserstoff benötigt, um den Kohlenstoff möglichst
vollständig vor seiner Abscheidung auf der Kolbenwand "abzufangen". Dies lässt sich
dadurch vermeiden, dass man den Kohlenwasserstoff an einem auf geeigneter Temperatur
gehaltenen Katalysator, z.B. einem Draht aus Nickel, Eisen, usw. zersetzt. Dabei scheidet
sich der Kohlenstoff am Nickeldraht ab, während der Wasserstoff wieder freigesetzt
wird und zur Reaktion mit weiterem Kohlenstoff zur Verfügung steht. Der Wasserstoff
dient somit lediglich als "Vehikel", um vom Leuchtkörper herantransportierten Kohlenstoff
durch Bildung von Kohlenwasserstoff abzufangen und zur Kohlenstoffsenke (z.B. Draht
aus Nickel, Molybdän, ...) zu transportieren. Insgesamt wird bei diesem Transportmechanismus
kein Wasserstoff verbraucht, d.h. man kommt mit einer relativ geringen Menge an Wasserstoff
aus. Würde man alternativ einen Kreisprozess implementieren, so müsste man sehr große
Mengen an Wasserstoff verwenden, um den in großer Konzentration vom Leuchtkörper herantransportierten
Kohlenstoff durch Bildung von Kohlenwasserstoffen abzufangen bzw. eine solch hohe
Konzentration an Kohlenwasserstoffen nahe der Kolbenwand aufzubauen, dass der Rücktransport
von Kohlenstoff zum Leuchtkörper den Abtransport genau ausgleicht. Bei Verwendung
von so großen Mengen an Wasserstoff würde die Effizienz der Lampe stark zurückgehen.
Als weitere Möglichkeit der Ausgestaltung einer Quelle bietet es sich an, den Leuchtkörper
mit dem Material, an welchem er verarmt und das aus einer Quelle wieder zugeführt
werden soll, zu beschichten und dann noch einmal eine Schicht des eigentlichen Leuchtkörper-Materials
von außen auf diese Schicht aufzubringen. Besteht ein Leuchtkörper z.B. aus einem
Metallcarbid wie Tantalcarbid oder Hafniumcarbid, so wird eine Schicht aus Kohlenstoff
auf der Oberfläche des Leuchtkörpers aus Metallcarbid abgeschieden. Auf dieser Schicht
aus Kohlenstoff wird dann noch einmal eine Schicht eines Metallcarbids aufgebracht.
Verdampft im Lampenbetrieb Kohlenstoff von der äußeren Metallcarbid - Schicht, so
diffundiert sofort Kohlenstoff von innen von der umschlossenen Kohlenstoff-Schicht
nach und verhindert eine Verarmung der äußeren Metallcarbid-Schicht an Kohlenstoff.
In dieser Hinsicht ist die Funktionsweise derjenigen einer mit Metallcarbid beschichteten
Kohlenstoff-Faser recht ähnlich. Bei dieser Vorgehensweise ist jedoch von Vorteil,
dass bei der Herstellung des Leuchtkörpers weitgehend auf im Halogenlampenbau etablierte
Verfahrenstechnologie zurückgegriffen werden kann. Das Aufbringen der Kohlenstoff-Beschichtung
erfolgt zum Beispiel gemäß einem CVD-Verfahren in der Stängellampe, z.B. durch Zersetzung
von Methan (1 bar Druck) bei einer Temperatur von ca. 2.500 K am Leuchtkörper. Die
Aufbringung der aus Metallcarbid bestehenden äußeren Schicht erfolgt beim CVD-Verfahren
z.B. durch gleichzeitige thermische Zersetzung von Metallhalogeniden wie Tantalhalogenid
und Methan; es ist natürlich auch die Verwendung von anderen Metallverbindungen bzw.
Kohlenwasserstoffen als Precursor möglich. Durch Einstellung geeigneter stöchiometrischer
Verhältnisse der Ausgangsverbindungen lässt sich dann das Metallcarbid direkt auf
der Oberfläche des Leuchtkörpers abscheiden, z.B. gemäß TaCl
5 + CH
4 + x H
2 -> TaC + 5 HCl + (x - ½) H
2. Der Wasserstoff dient hier einer Vermeidung der Abscheidung von Ruß. Man kann auch
nur das Metall auf der aus Kohlenstoff bestehenden Oberfläche des Leuchtkörpers abscheiden
und dann erst in einer z.B. Methan enthaltenden Atmosphäre zur Reaktion (d.h. Carburierung)
bringen, wobei von der äußeren Kohlenstoff enthaltenden Atmosphäre und von Innen von
der Kohlenstoffschicht her die Carburierung einsetzt. Nachteilig bei diesem Verfahren
ist jedoch, dass die bei der Umwandlung des Metalls in Metallcarbid auftretende Volumenänderung
relativ große Schichtspannungen verursacht. Daher ist eine gleichzeitige Abscheidung
des Metalls und des Kohlenstoffs im stöchiometrischen Verhältnis vorteilhaft.
[0028] Im zuletzt genannten Ausführungsbeispiel müssen die Materialien des inneren Materials
(z.B. Drahtes) aus Metallcarbid sowie der äußeren Schicht aus Metallcarbid nicht unbedingt
identisch sein. Z.B. kann der innere Draht aus Tantalcarbid bestehen, während die
äußere auf die Kohlenstoff-Schicht aufgebrachte Schicht aus Hafniumcarbid oder der
Legierung HfC-4TaC besteht. Über HfC bzw. der Legierung HfC-4TaC herrschen geringere
Dampfdrücke als etwa über reinem Tantalcarbid. Da jedoch Hafnium deutlich teurer ist
als Tantal, lässt sich auf diese Weise die Menge des eingesetzten Hafniums deutlich
reduzieren.
[0029] Als eine weitere Quelle für Kohlenstoff kommen Sinterwerkstoffe mit Kohlenstoff in
Betracht, wie z.B. in
US 3405328 beschrieben. Dort wird beschrieben, wie durch Sinterprozesse bei hohen Temperaturen
und hohen Drücken in Autoklaven Metallkarbide wie z.B. Tantalkarbid mit gelöstem Kohlenstoff
hergestellt werden können. Diese Materialien, die als Leuchtkörpermaterial dienen
sollen, enthalten dann deutlich mehr Kohlenstoff als gemäß der Stöchiometrie des TaC
zu erwarten ist. In dem Patent wird zudem die Verwendung von Gemischen verschiedener
Karbide beschrieben, um die Stossfestigkeit des Leuchtkörpers zu erhöhen.
[0030] Als weitere Optionen für Kohlenstoff- Senken kommen Metalle wie z.B. Wolfram, Tantal,
Zirkonium etc. in Betracht, welche bei geeigneten Temperaturen Karbide bilden. Die
Betriebstemperatur dieser Metalle richtet sich insbesondere nach dem vom Leuchtkörper
kommenden Fluss an Kohlenstoff; üblich sind Temperaturen im Bereich zwischen 1800°C
und 2500 °C. Bevorzugt wird beim Gebrauch dieser Metalle Wasserstoff eingesetzt, um
den Kohlenstoff an einer Abscheidung an der Kolbenwand zu hindern und zur Kohlenstoff-
Senke zu transportieren. Würde man auf den Wasserstoff verzichten, so würde vom Leuchtkörper
herantransportierter Kohlenstoff sich - wenn er nicht auf seinem Weg vom Leuchtkörper
zufällig auf das karbidbildende Metall trifft - auf der Kolbenwand abscheiden. Bei
zusätzlichem Gebrauch von Wasserstoff reagiert der Kohlenstoff zunächst mit dem Wasserstoff
zu einem Kohlenwasserstoff wie z.B. Methan, welches sich dann am karbidbildenden Metall
wieder unter Übergang des Kohlenstoffs auf das karbidbildende Metall und Freisetzung
des Wasserstoffs zersetzt .
[0031] Weitere mögliche Katalysatoren für die Zersetzung von Kohlenwasserstoffen sind Aluminium-,
Molybdän- oder Magnesiumsilicate.
[0032] Als eine weitere Möglichkeit zur Verwendung als Kohlenstoffquelle kommt auch die
Verwendung von Tantalkarbid bzw. anderer Karbide in Betracht. Bringt man etwa einen
nicht vom Strom durchflossenen Stab aus Tantalkarbid auf eine dem Leuchtkörper entsprechende
Temperatur, so stellt sich über dem Tantalkarbid gerade der geeignete Gleichgewichts-Dampfdruck
an Kohlenstoff ein, bei dem am Leuchtkörper keine Verdampfung oder Abscheidung von
Kohlenstoff mehr erfolgt. Dies lässt sich z.B. realisieren, indem man einen Stab /
Draht aus Tantalkarbid im Inneren auf der Achse einer Wendel aus Tantalkarbid einbringt
(analog einer Wendel mit Innenrückführung, wie sie für IRC- Lampen verwandt wird,
wobei bei den Metallkarbid- Lampen aber der Draht auf der Wendelachse nicht vom Strom
durchflossen wird), wobei die Windungen der stromführenden aus TaC Draht bestehenden
Wendel den nicht stromführenden Stab aus TaC nicht berühren dürfen, um einen Kurzschluss
zu vermeiden. Der Stab muss sich auf praktisch derselben Temperatur befinden wie die
benachbarten Windungen. Er darf auf keinen Fall deutlich kälter sein als die benachbarten
Windungen, d.h. die Wärmeableitung längs des Stabs muss - z.B. durch Wahl eines hinreichend
kleinen Durchmessers - begrenzt werden. Über dem Stab stellt sich ein Gleichgewichtsdampfdruck
an Kohlenstoff ein. Der Kohlenstoff wird im radial nach außen gerichteten Konzentrationsgradienten
an den stromführenden TaC Wendeln vorbei zur Kolbenwand transportiert. Die einzelnen
Windungen der TaC- Wendel befinden sich damit in einem ständigen Strom aus Kohlenstoff,
wobei der Kohlenstoff-Partialdruck dem Gleichgewichtsdruck über den Wendeln entspricht.
Der nach außen transportierte Kohlenstoff reagiert nahe der Kolbenwand wieder mit
Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen, welche sich dann an einem geeigneten Katalysator
wie oben beschrieben unter Abscheidung von Kohlenstoff und Freisetzung von Wasserstoff
zersetzen. Insgesamt wird somit Kohlenstoff vom auf der Achse der Wendel befindlichen
Stab aus TaC an den Windungen der TaC Wendel vorbei zur Kohlenstoff-Senke transportiert,
wobei der Kohlenstoff-Partialdruck etwa dem Kohlenstoff-Gleichgewichtsdruck an den
einzelnen Windungen entspricht und die aus TaC bestehenden Windungen somit stabilisiert
werden. Anders ausgedrückt wird der von den einzelnen Windungen der TaC Wendel abdampfende
und nach außen transportierte Kohlenstoff von innen her durch von dem vom TaC- Stab
abdampfenden Kohlenstoff ersetzt. Der Vorteil einer Verwendung eines Stabes aus TaC
gegenüber der Verwendung eines Stabes z.B. aus reinem Kohlenstoff liegt darin, dass
bei derselben Temperatur der Kohlenstoff-Dampfdruck über reinem Kohlenstoff um Größenordnungen
höher liegt als derjenige über Tantalkarbid, somit würde man in diesem Fall eine unnötig
starken Kohlenstofftransport erzeugen und zum Teil sogar Kohlenstoff an der TaC Wendel
abscheiden. Der Vorteil der Verwendung eines TaC Stabes auf der Wendelachse, dessen
Temperaturprofil möglichst genau demjenigen der Wendel entspricht, besteht darin,
dass sich dann an den einzelnen Windungen der TaC Wendel automatisch die Kohlenstoff-
Gleichgewichtsdrücke, welche eine Zersetzung des Leuchtkörpers verhindern, einstellen.
[0033] Als Quelle für Kohlenstoff kommen neben dem Kohlenstoff selber und Kohlenstoff-Wasserstoff
Verbindungen auch Verbindungen des Kohlenstoffs mit anderen Elementen in Betracht.
[0034] Vorteilhaft können z.B. Kohlenstoff und Fluor enthaltende Polymere verwandt werden,
wie sie z.B. bei der Polymerisation von Tetrafluorethylen C
2F
4 entstehen (z.B. Polytetrafluorethylen PTFE, Markenname "Teflon" bei der Fa. DUPONT).
Bei der Zersetzung dieser Verbindungen entstehen in der Gasphase Verbindungen wie
z.B. CF
4, C
2F
4, usw. welche sich erst bei höchsten Temperaturen nahe des Leuchtkörpers zersetzen
und dabei Kohlenstoff und Fluor freisetzen. Von Vorteil ist dabei, dass der Kohlenstoff
besonders bzw. praktisch ausschließlich an Stellen hoher Temperatur freigesetzt wird.
Der Kohlenstoff wird somit gezielt zu Stellen hoher Leuchtkörpertemperatur transportiert.
Wegen des gezielten Rückflusses zu Stellen höherer Temperatur kann hier mit relativ
geringen Flüssen an Kohlenstoff bzw. relativ geringen Partialdrücken an gasförmigen
C-F-Verbindungen gearbeitet werden. Das freigesetzte Fluor reagiert an der Wand zu
gasförmigem SiF
4, welches dann aber kaum noch in das Reaktionsgeschehen eingreift und sich auch nicht
- wie etwa Wasserstoff - wegen erhöhter Wärmeleitung negativ auf die Effizienz der
Lampe auswirkt. Der dabei freigesetzte Kohlenstoff kann wieder - sofern er nicht in
der Wandreaktion unter CO-Bildung aufgebraucht wird - mittels eines Transportpartners
wie z.B. Chlor in kälteren Bereichen zunächst gebunden und dann an einem heißen Metalldraht
wieder zersetzt werden, wobei der Kohlenstoff sich wieder abscheidet und das Chlor
freigesetzt wird (Kohlenstoff-Senke). Da in der Wandreaktion zwei F-Atome ein O-Atom
freisetzen und im Polytetrafluorethylen in etwa auf zwei F-Atome ein C-Atom kommt,
wird der Kohlenstoff weitgehend mit dem in der Wandreaktion freigesetzten Sauerstoff
zu CO umgesetzt.
[0035] Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für Niedervoltlampen mit einer
Spannung von höchstens 50 V, weil die dafür notwendigen Leuchtkörper relativ massiv
ausgeführt sein können und dafür die Drähte bevorzugt einen Durchmesser zwischen 50
µm und 300 µm, insbesondere höchstens 150 µm für Allgemeinbeleuchtungszwecke mit maximaler
Leistung von 100 W, aufweisen. Dicke Drähte bis 300 µm werden insbesondere bei fotooptischen
Anwendungen bis zu einer Leistung von 1000 W gebraucht. Besonders bevorzugt wird die
Erfindung für einseitig gequetschte Lampen verwendet, da hier der Leuchtkörper relativ
kurz gehalten werden kann, was die Bruchanfälligkeit ebenfalls reduziert. Aber auch
die Anwendung auf zweiseitig gequetschte Lampen und Lampen für Netzspannungsbetrieb
ist möglich.
[0036] Der Begriff Stab, wie er hier verwendet wird, meint ein Mittel, das als massiver
Stab oder insbesondere als ein dünner Draht ausgebildet ist.
[0037] Das beschriebene Konzept lässt sich in vielfältiger Weise auf spezielle chemische
Transportsysteme anwenden. In einer speziellen Ausführungsform wird es für eine Auslegung
eines Kohlenstoff-Schwefel-Kreisprozesses benutzt. Wie in DE Az 10358262.2 beschrieben
zerfällt CS erst bei Temperaturen deutlich oberhalb 3000 K, wobei der Dissoziationsgrad
des CS mit steigender Temperatur stark zunimmt. Damit eignet sich der C-S-Kreisprozess
dazu, den Kohlenstoff zur heißesten Stelle längs der Wendel zurück zu transportieren
und damit die Ausbildung von "Hot-Spots" zu verlangsamen bzw. zu verhindern. Bei Verwendung
dieses C-S-Systems ist nun zu berücksichtigen, dass die den Kohlenstoff im Hochtemperaturbereich
transportierende Verbindung CS bei Temperaturen ca. unterhalb 2200 K disproportioniert
gemäß 2 CS -> CS
2 + C, wobei Kohlenstoff am Gestell bzw. an den Wendelabgängen abgeschieden wird. Wird
andererseits CS
2 durch Diffusion bzw. durch die Strömung wieder zu Orten höherer Temperatur hin transportiert,
so zersetzt es sich bei T > 2200 K in CS und Schwefel, wobei der Schwefel decarburierend
auf den Metallcarbid-Leuchtkörper einwirkt. Daher ist es vorteilhaft, den Leuchtkörper
bzw. dessen Abgänge im Bereich oberhalb 2200 K mit einer Kohlenstoff-Schicht zu überziehen.
Die in diesem Temperaturbereich freiwerdenden Schwefel-Atome reagieren dann mit dem
Kohlenstoff zu CS; eine Decarburierung des Metallcarbid-Leuchtkörpers wird vermieden.
Im Laufe der Lebensdauer wird diese Kohlenstoff-Beschichtung langsam aufgebraucht.
Andererseits wird bei niedrigeren Temperaturen unterhalb ca. 2200 K bei der Disproportionierung
des CS Kohlenstoff freigesetzt und abgeschieden. Zusammenfassend wird somit durch
das CS-System der Kohlenstoff von Orten höherer Temperatur mit T > 2200K zu Orten
niederer Temperatur mit T < 2200 K transportiert. Ohne das Reservoir an Kohlenstoff
für T > 2200 K (Quelle) bzw. die Abscheidung von Kohlenstoff bei T < 2200 K (Senke)
lassen sich nur schwer stationäre Betriebsbedingungen erreichen.
[0038] Die hier beschriebene Methodik lässt sich auch auf Glühkörper aus anderen Materialien
als Metallcarbide, -boride oder-nitride anwenden. Als Beispiel wird im folgenden eine
Anwendung auf reine Metalle wie Wolfram beschrieben. Zur Erzeugung eines die Lebensdauer
verlängernden regenerativen Kreisprozesses, bei dem "Hot-Spots" am Leuchtkörper ausgeheilt
werden, wird in der Literatur der Fluor-Kreisprozess beschrieben, vgl. z.B. (a)
J. Schröder, Kino-Technik No. 2, 1965, (b)
Dittmer, Klopfer, Rees, Schröder, J.C.S. Chem. Comm, 1973. Die regenerative Wirkung des Fluor-Kreisprozesses beruht darauf, dass Wolframfluoride
erst bei Temperaturen oberhalb ca. 2500 K zerfallen, wobei das Wolfram bevorzugt an
den heißesten Stellen wieder angelagert wird. Eine wesentliche Schwierigkeit beim
Gebrauch von Fluor besteht darin, dass Fluor an der Kolbenwand zu Silliciumtetrafluorid
SiF
4 reagiert, wobei zusätzlich noch Sauerstoff freigesetzt wird. Das im SiF
4 gebundene Fluor steht für die weitere Reaktion im Halogenkreisprozess nicht mehr
zur Verfügung. Daher werden in der Literatur mehrere Möglichkeiten zur Passivierung
der Kolbenwand genannt, vgl. z.B. Schröder, PHILIPS Techn. Rundschau 1963/64, S. 359
zum Gebrauch von Al
2O
3. Eine weitere Möglichkeit ergibt sich bei Verwendung des hier behandelten Konzepts.
Dazu werden hochmolekulare Verbindungen aus Kohlenstoff und Fluor wie z.B. Polytetrafluorethylen
als Fluor Quelle eingesetzt. Diese Verbindungen zersetzen sich bei höheren Temperaturen
langsam, wobei in der Gasphase niedermolekulare Kohlenstoff und Fluor enthaltende
Spezies entstehen. Dabei freigesetztes Fluor reagiert an Wolfram-Oberflächen im Temperaturbereich
zwischen ca. 1600K und 2400K zu Wolframfluoriden. Bei entsprechenden Temperaturen
vorliegende Gestellteile oder Wendelabgänge aus Wolfram werden daher bevorzugt verdickt
ausgeführt, um dem Kreisprozess hinreichend viel Wolfram zur Verfügung stellen zu
können. Die so gebildeten Wolframfluoride werden zu Orten höherer Temperatur transportiert,
wo sie sich bevorzugt an Orten höherer Temperatur zersetzen. Somit wird gezielt Wolfram
zu den heißesten Stellen des Leuchtkörpers zurück transportiert. Beim Auftreffen von
Fluor bzw. Fluor enthaltenden Verbindungen auf die Glaswand des Kolbens reagiert Fluor
zu SiF
4 ab und steht damit für die weitere Teilnahme an chemischen Transportreaktionen nicht
zur Verfügung. Bei der Wandreaktion wird zudem Sauerstoff freigesetzt. Da im Polytetrafluorethylen
auf zwei Fluor-Atome ein Kohlenstoff-Atom kommt und bei der Wandreaktion jeweils zwei
Fluor-Atome ein Sauerstoff-Atom freisetzen, kann stöchiometrisch betrachtet der in
der Wandreaktion freigesetzte Sauerstoff durch den Kohlenstoff komplett zu CO gegettert
werden. Da freigesetzter Kohlenstoff meist noch anderweitig z.B. in Form von Carbiden
gebunden wird, verläuft die Getterung des Sauerstoffs durch den Kohlenstoff meist
nicht vollständig. Bei Bedarf müssen daher noch andere Getter wie Phosphor eingesetzt
werden. Die am Wolfram-Reservoir entstandenen Wolframfluoride werden durch die Konvektion
bzw. Diffusion nicht vollständig in Richtung des Leuchtkörpers transportiert bzw.
dort nicht vollständig umgesetzt; ein Teil wird in Richtung der Kolbenwand transportiert.
Dort zersetzen sich die Wolframfluoride zumindest teilweise unter Freisetzung von
Fluor, welches in beschriebener Weise mit der Wand reagiert, und Wolfram. Um eine
Abschwärzung des Lampenkolbens zu vermeiden, empfiehlt sich der gleichzeitige Einsatz
von Brom. Dadurch können Wolfram(oxy)bromide entstehen und die Kolbenwand wird sauber
gehalten. Die Wolframoxybromide zersetzen sich bei Temperaturen weit unter denjenigen
des Leuchtkörpers. D.h. das in ihnen gebundene Wolfram wird hauptsächlich am Gestell
bzw. den Wendelabgängen abgeschieden., Dieser überlagerter W-Br(-O) Kreisprozess ist
somit nicht regenerativ, er dient lediglich dazu, den Lampenkolben klarzuhalten.
[0039] Das hier beschriebene Grundprinzip - der kontinuierliche Transport eines Stoffes
von einer Quelle in eine Senke - lässt sich in zwei weiteren Ausführungsbeispielen,
die nicht Teil der Erfindung sind, sondern Beispiele, die lediglich das Verständnis
der Erfindung erleichtern sollen, auch auf das Transportmittel anwenden, welches zum
Klarhalten des Kolbens sowie der Rückführung von Material zum Leuchtkörper benutzt
wird. Hier kann die Situation eintreten, dass entweder laufend das Transportmittel
durch Reaktion oder Absorption mit Teilen des Gestells oder der Kolbenwand der Gasphase
entzogen wird (Senke), oder dass es laufend durch Desorption oder chemische Reaktion
in die Gasphase eingebracht wird (Quelle). Um stationäre Verhältnisse in der Gasphase
zu erreichen, empfiehlt es sich daher in einem solchen Fall; beim Auftreten einer
Senke zusätzlich eine Quelle und beim Auftreten einer Quelle zusätzlich eine Senke
in die Lampe einzubringen.
[0040] Als erstes lediglich das Verständnis der Erfindung erleichterndes Beispiel wird der
kontinuierliche Transport von Wasserstoff von einer Quelle in eine Senke behandelt.
Als Quelle für Wasserstoff können dienen im Leuchtkörper (Metallcarbid) eingelagerter
Wasserstoff, in den Zuleitungen oder Getter aufgenommener Wasserstoff (evtl. gebunden
als Metallhydrid wie z.B. Tantalhydrid). Bei der Aufkohlung kann über den Wasserstoff-Partialdruck
und die Temperaturverteilung im Leuchtkörper und den Zuleitungen gezielt Wasserstoff
in der Stängellampe angereichert werden. Im Lampenbetrieb herrschen andere Temperaturverteilungen
als beim Aufkohlen. Typischerweise ist die Leuchtkörpertemperatur im Lampenbetrieb
mit ca. 3300 K - 3600 K höher als beim Aufkohlen (2800 K - 3100 K); außerdem können
beim Aufkohlen höhere Wasserstoff-Partialdrücke eingesetzt werden. Daher können beim
Aufkohlen auf geeigneter Temperatur sich befindende Teile des Gestells z.B. aus Tantal
oder Niob Wasserstoff aufnehmen. Später im Lampenbetrieb befinden sich diese Gestellteile
auf höherer Temperatur in einer Atmosphäre, die weniger Wasserstoff enthält, und geben
daher Wasserstoff ab (Quelle). Auf deutlich niedrigerer Temperatur sich befindende
Teile des Gestells nehmen diesen Wasserstoff auf (Senke). Z.B. bei Lampen mit TaC-Leuchtkörper
mit integralen Wendelabgängen (ähnlich wie in Figur 1) werden die Wendelabgänge beim
Aufkohlen nicht carburiert; somit steht hier Tantal in einem großen Temperaturspektrum
zur Verfügung, so dass in jedem Fall Stellen auftreten, die als Quelle bzw. Senke
wirken können. Weiterhin kann auch Quarzglas als Wasserstoff-Quelle dienen, was über
die Einstellung eines geeigneten Gehalts an OH-Gruppen im Glas möglich ist (über die
Vakuumglühung der Quarzgläser). Das später eingebrachte Füllgas muss diese Stoffumlagerungen
berücksichtigen. Wenn erforderlich können weitere Verbindungen bzw. Metalle, welche
als Wasserstoffspeicher eingesetzt werden wie z.B. Zirkonium, als Wasserstoff-Quellen
eingesetzt werden. Diese Komponenten werden so am Gestell bzw. den Wendelabgängen
befestigt, dass bei den sich einstellenden Temperaturen Wasserstoff vergleichsweise
langsam über relativ lange Zeiten abgegeben wird.
[0041] Das zweite lediglich das Verständnis der Erfindung erleichternde Beispiel bezieht
sich auf den Einsatz von Schwefel in einer Lampe mit Metallcarbid-Leuchtkörper sowie
einer integralen Auslegung von Wendel und Wendelabgängen, d.h. Wendel und Wendelabgänge
werden integral aus einem Tantaldraht gefertigt und dann der Leuchtkörper carburiert.
Bei der Carburierung werden die Wendelabgänge nicht komplett mitcarburiert, d.h. hier
findet man Tantal bzw. Tantalsubcarbid Ta2C. In diesem Bereich niedrigerer Temperaturen
wird in der Lampe befindlicher Schwefel zu der sehr stabilen Verbindung Tantalsulfid
umgesetzt und der Schwefel somit der Gasphase entzogen (Senke). Der der Gasphase entzogene
Schwefel muss ständig nachgeliefert werden (Quelle), um einen C-S-Kreisprozess aufrecht
zu erhalten. Dies kann z.B. durch permanente Ausdampfung von CH3CSCH3 aus einem damit
getränktem (z.B. aus Gummi bestehenden) Reservoir geschehen. Bei Lampen mit extrem
niedrigen Kolbentemperaturen unter ca. 100°C kann elementarer Schwefel als Quelle
dienen, der bereits bei niederen Temperaturen einen beträchtlichen Dampfdruck aufweist
und etwas oberhalb 100°C schmilzt. Auch der Einsatz von höher schmelzenden hochmolekularen
Mercaptanen als Schwefel-Quelle ist möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0042] Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert
werden. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Glühlampe mit Carbid-Leuchtkörper gemäß einem Ausführungs- beispiel;
- Figur 2
- eine Glühlampe mit Carbid-Leuchtkörper gemäß einem zweiten Aus- führungsbeispiel;
- Figur 3 bis 5
- eine Glühlampe mit Carbid-Leuchtkörper gemäß weiteren Ausfüh- rungsbeispielen.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
[0043] Figur 1 zeigt eine einseitig gequetschte Glühlampe 1 mit einem Kolben aus Quarzglas
2, einer Quetschung 3, und inneren Stromzuführungen 10, die Folien 4 in der Quetschung
mit einem Leuchtkörper 7 verbinden. Der Leuchtkörper 7 ist ein einfach gewendelter,
axial angeordneter Draht aus TaC, dessen Enden 14 ungewendelt sind und quer zur Lampenachse
abstehen. Die äußeren Zuleitungen 5 sind außen an die Folien 4 angesetzt.
[0044] Die hier beschriebene Bauform lässt sich beispielsweise auch auf Lampen mit Leuchtkörpern
anderer Metallkarbide, z.B. Hafniumkarbid, Zirkoniumkarbid, Niobkarbid, übertragen.
Auch die Verwendung von Legierungen verschiedener Carbide ist möglich. Außerdem ist
die Verwendung von Boriden oder Nitriden, insbesondere von Rheniumnitrid oder Osmiumborid,
möglich.
[0045] Im allgemeinen verwendet die Lampe bevorzugt einen Leuchtkörper aus Tantalcarbid,
der bevorzugt aus einem einfach gewendelten Draht besteht. Als Leuchtkörpermaterial,
der bevorzugt ein gewendelter Draht ist, eignet sich bevorzugt auch Zirkoniumkarbid,
Hafniumkarbid, oder eine Legierung verschiedener Karbide wie z.B. in
US-A 3 405 328 beschrieben.
[0046] Der Kolben ist typisch aus Quarzglas oder Hartglas mit einem Kolbendurchmesser zwischen
5 mm und 35 mm, bevorzugt zwischen 8 mm und 15 mm, gefertigt.
[0047] Die Füllung ist hauptsächlich Inertgas, insbesondere Edelgas wie Ar, Kr oder Xe,
ggf. unter Beimengung geringer Mengen (bis 15 mol-%) Stickstoff. Dazu kommt typisch
ein Kohlenwasserstoff, Wasserstoff und ein Halogenzusatz.
[0048] Ein Halogenzusatz ist unabhängig von möglichen Kohlenstoff-Halogen-Kreisprozessen
bzw. Transportprozessen zweckmäßig, um vom Leuchtkörper aus Metallkarbid abgedampfte
Metalle an der Abscheidung an der Kolbenwand zu hindern und möglichst zum Leuchtkörper
zurück zu transportieren. Hier handelt es sich um einen Metall-Halogen-Kreisprozess
wie z.B. in der Anmeldung
DE-Az 103 56 651.1 beschrieben. Wichtig ist insbesondere folgender Umstand: Je mehr die Abdampfung von
Kohlenstoff vom Leuchtkörper zurückgedrängt werden kann, um so geringer ist auch die
Abdampfung der metallischen Komponente, siehe z.B.
J.A. Coffmann, G.M. Kibler, T.R. Riethof, A.A. Watts: WADD-TR-60-646 Part I (1960).
[0049] Konkrete Ausführungsbeispiele, die das Wesen der Erfindung näher erläutern, werden
im folgenden dargelegt.
(a) Ausführungsbeispiele für Lampe mit einem Leuchtkörper aus TaC und mit einem festen
Kohlenwasserstoff als Quelle
[0050] Von den aliphatischen Kohlenwasserstoffen kommen in der Regel wegen des sonst zu
niedrigen Schmelzpunktes nur hochmolekulare Verbindungen in Frage (z.B. liegt der
Schmelzpunkt von C
56H
114 nur bei knapp unter 100°C, was für die meisten Anwendungen zu wenig ist; es sei denn,
der Einsatz von flüssigen Verbindungen ist möglich). Geeigneter sind aromatische Kohlenwasserstoffe
wie z.B. Anthracen (Schmelzpunkt 216°C), Naphthacen (Schmelzpunkt 355°C), Coronen
(Schmelzpunkt 440°C), die zudem noch den Vorteil haben, dass pro C-Atom erheblich
weniger Wasserstoff in die Lampe eingetragen wird. Z.B. liegt der Dampfdruck von Anthracen
knapp unterhalb des Schmelzpunktes um 50 mbar, bei 145 °C etwas oberhalb 1 mbar. Durch
Lokalisierung der Quelle in einem Bereich geeigneter Temperatur kann man einen geeigneten
Dampfdruck einstellen. Der Dampfdruck des Kohlenwasserstoffs muss etwa so eingestellt
werden, dass die sich nach seinem vollständigen Zerfall einstellende molare Konzentration
an C-Atomen am TaC Leuchtkörper in der Größenordnung der Gleichgewichtskonzentration
an C-Atomen über dem Leuchtkörper liegt; der genaue Wert hängt von Details ab (z.B.
Abstand der C-Quelle zum Leuchtkörper und zur Senke, Zerfallsgeschwindigkeit der Kohlenwasserstoffe
an der Senke, usw.). Bei Verwendung von Anthracen als Quelle für Kohlenstoff liegt
die geeignete Temperatur für die Quelle im Bereich zwischen 120°C und 150°C, wenn
der Abstand zwischen dem auf z.B. 3400 K befindlichen Leuchtkörper und der Quelle
ca. 3 cm beträgt und die Abscheidung des Kohlenstoffs nach Zersetzung der Kohlenwasserstoffe
an einem bei etwa 400°C - 800°C heißen Nickeldraht erfolgt. Der Kaltfülldruck in einer
solchen Lampe liegt im Bereich um 1 bar; das Inertgas (z.B. Argon, Krypton) enthält
bevorzugt 2 mbar - 20 mbar Wasserstoff H
2, 0,5 mbar CH
2Br
2 und 2 mbar - 20 mbar Jod. Durch das Brom soll die Abscheidung von Tantal am Kolben
verhindert werden (siehe DE-Az 103 56 651.1), und durch das Jod soll der im Laufe
der Verdampfung und Zersetzung des Anthracens freiwerdende Wasserstoff in Form von
HJ gebunden werden. HJ stellt hier eine Senke für den freiwerdenden Wasserstoff dar.
[0051] Figur 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine mögliche Bauform der Quelle und Senke
für eine einseitig gequetschte Lampe. Die Quelle 6 benützt als Quellenmaterial einen
festen Kohlenwasserstoff 8, der auf dem Ende eines drahtförmigen Stabes 9, oft Mittelhalter
genannt, aus Wolfram abgeschieden wurde. Der Stab 9 ist gehaltert, indem er mit einer
zusätzlichen Folie 11 in der Mitte der Quetschung 3 verbunden ist. Diese kann zur
leichteren Einbringung einen äußeren Drahtansatz 12 aufweisen, der typisch aus Molybdän
besteht.
[0052] Die Senke 13 ist durch Überzugswendeln 15 auf einer oder beiden Stromzuführungen
10 realisiert. Diese Wendeln bestehen beispielsweise aus Nickeldraht. Dieser kann
im Innenvolumen angebracht sein, und zwar in der Nähe der Quetschung, oder sogar bis
in die Quetschung hineinragen, wie an der rechten Wendel 15 gezeigt.
[0053] In diesem Ausführungsbeispiel müssen sowohl Quelle als auch Senke bei relativ niedrigen
Temperaturen, normalerweise unterhalb ca. 500°C, betrieben werden, wie man sie nahe
der Kolbenwand findet. Hinsichtlich der Einbringung ist die Verwendung der Stromzuführungen
10 nahe der Quetschung 3 am einfachsten. Alternativ könnte auch die Quelle an der
einen Stromzuführung 10 und die Senke an der anderen Stromzuführung 10 befestigt sein.
[0054] Das Ende des Mittelhalters 9 ist hier mit dem als Quellenmaterial dienenden Kohlenwasserstoff
beschichtet. Zwar ist diese Ausführungsform einfach herzustellen, man muss aber dabei
in Kauf nehmen, dass der Transport von der Quelle in die Senke hauptsächlich am Leuchtkörper
7 vorbei erfolgt. Da jedoch für die Zersetzung des Kohlenwasserstoffs am Katalysator,
der hier von der Senke aus Nickeldraht gebildet ist, eine bestimmte Zeit benötigt
wird, stellt sich im stationären Zustand in der gesamten Gasphase, auch außerhalb
des direkten Weges von der Quelle zur Senke, eine erhöhte Konzentration an Kohlenwasserstoff
bzw. Kohlenstoff ein.
[0055] Von Vorteil für die Funktionsweise ist daher die Verwendung einer Anordnung wie in
Figur 2, wo die Quelle 16 aus einem in der Pumpspitze 17 eingequetschten Halter 18
aus Wolfram besteht, an dessen dem Leuchtkörper 7 zugewandten Ende das Quellenmaterial
19 sitzt, nämlich ein Kohlenwasserstoff, der als Feststoff abgeschieden wurde.
[0056] Die Senke ist hier durch den unteren, quetschungsnahen Teil 21 der Stromzuführungen
22 realisiert. Dieser Teil 21 besteht aus Molybdän, der als Katalysator bei der Zersetzung
der Kohlenwasserstoffe dient. Der obere Teil 20 der Stromzuführung ist integral vom
Karbid des Leuchtkörpers gebildet. Die unteren Teile 21 ragen bis in die Quetschung
hinein.
[0057] Bei dieser geometrische Anordnung befindet sich der Leuchtkörper 7 im Materialstrom,
der sich von der Quelle 16 zur Senke 21 ausbildet. In Figur 2 besteht der untere Teil
der inneren Stromzuführung 22 aus Molybdän, das als Katalysator bei der Zersetzung
der Kohlenwasserstoffe und somit als Senke wirkt.
(b) Ausführungsbeispiel für eine Lampe mit einem Leuchtkörper aus TaC und mit einer
Kohlenstoffquelle
[0058] Der aus TaC bestehende Leuchtkörper 23, siehe Figur 3, wird bei einer Temperatur
zwischen 3300 K und 3600 K betrieben. Zur Erzeugung eines geeigneten Kohlenstoff-Partialdrucks
am Ort des TaC-Leuchtkörpers wird die Kohlenstoff-Quelle 24 im Temperaturbereich zwischen
2700 K und 3000 K gehalten. Zur Vermeidung der Abscheidung des Kohlenstoffs an der
Kolbenwand und den Transport des Kohlenstoffs zur Senke wird dem Inertgas (Krypton,
Argon) Wasserstoff zugegeben, und zwar so, dass der Partialdruck des Wasserstoffs
im Bereich bevorzugt zwischen 2 mbar H
2 und 20 mbar H
2 liegt. In diesem Fall wird aus der Quelle kein Wasserstoff freigesetzt, so dass keine
Senke für Wasserstoff benötigt wird. Die Kohlenstoff-Quelle befindet sich auf einer
so hohen Temperatur, dass hier keine direkte Reaktion mit dem Wasserstoff erfolgt.
Als Senke zur Zersetzung des Kohlenwasserstoffs eignet sich z.B. wieder bei 400°C
- 800°C betriebene Drähte oder Plättchen aus Nickel oder Eisen oder Molybdän, oder
bei Temperaturen um 500°C betriebenes Alumosilikat.
[0059] Figur 3 zeigt eine mögliche Geometrie für eine solche Lampe. Als Kohlenstoff-Quelle
24 fungieren C-Abscheidungen im "oberen" Bereich der Stromzuführungen 25 nahe des
Übergangsbereichs zur Wendel 23, wo bereits vergleichsweise hohe Temperaturen vorliegen.
Je nach Ausführungsform der Wendel hinsichtlich der Wendeltemperaturprofils kann auch
eine KohlenstoffAbscheidung auf den äußeren Windungen des Leuchtkörpers zweckmäßig
sein. Die Stromzuführung ist hier ein integraler Abgang von der Wendel 23. Statt der
C-Abscheidungen können auch C-Fasern um den Abgang gewickelt werden. Die Senke 26
ist hier eine Überzugswendel aus Eisen, die mit Platin beschichtet ist. Sie ist in
der Nähe der Quetschung , also bei deutlich niedrigeren Temperaturen angebracht.
(c) Beispiel für eine Geometrie mit einer auf der Wendelachse angeordneten Quelle
[0060] Ein Beispiel einer Quelle, die auf der Achse des Leuchtkörpers angeordnet ist, ist
in Figur 4 gezeigt. Hier befindet sich ein aus TaC bestehender Stab 27 in der Lampenachse,
die gleichzeitig die Achse des Leuchtkörper ist. Der Stab 27 weist im Bereich der
Wendel 28 in etwa dasselbe Temperaturprofil auf wie die Wendel selbst. Die Wendel
ist so weit gewickelt, dass der Stab 27 berührungslos in ihre Achse hineinpasst. Die
Senke ist wieder durch Überzugswendeln 26 gebildet, wie in Figur 3. Sie bestehen aus
Molybdän. Der Stab 27 ist durch einen Mittelhalter 9 ähnlich wie in Figur 1 gehaltert.
Er kann sich insbesondere bis in eine Pumpsitze 29 erstrecken, siehe gestrichelte
Ausführungsform. Dadurch ist er besser arretiert.
(d) Beispiel für die Anwendung bei einer zweiseitig geguetschten Lampe
[0061] Figur 5 zeigt eine mögliche Anordnung für eine zweiseitig gequetschte Lampe 30. Hier
kann man vorteilhaft Quelle 31 und Senke 32 auf den verschiedenen Seiten des Leuchtkörpers
33 anordnen, so dass sich der Leuchtkörper 33 aufgrund der geometrischen Anordnung
im Transportstrom von der Quelle 31 zur Senke 32 befindet. Die Quetschungen sind mit
39 bezeichnet.
[0062] Die Quelle 31 ist eine Kohlenstoffabscheidung (Ruß) oder eine um die Stromzuführung
34 gewickelte Kohlenstoff-Faser. Die Senke 32 ist der Teil einer Stromzuführung, der
aus Molybdän gefertigt ist und vom Leuchtkörper 33 abgewandt angeordnet ist. Dieser
Teil ist über einen Schweißpunkt 35 mit dem Abgang 36 des Leuchtkörpers aus TaC verbunden.
[0063] Vorteilhaft steht hier auf beiden Seiten des Leuchtkörpers 33 in axialer Richtung
das gesamte Temperaturspektrum zur Verfügung, so dass z.B. die C-Quelle bei relativ
hohen Temperaturen in der Nähe des Leuchtkörpers und die Senke bei niedrigeren Temperaturen
weiter weg vom Leuchtkörper auf der anderen Seite angeordnet werden kann. In dem in
Figur 5 gezeigten Beispiel wirkt der Molybdän-Abgang als Senke.
[0064] Als Leuchtkörpermaterial ist ein Metall oder eine Metallverbindung geeignet, dessen
Schmelzpunkt in der Nähe des Schmelzpunkts von Wolfram, bevorzugt bei mindestens 3000
°C und besonders bevorzugt oberhalb dem von Wolfram, liegt. Neben Wolfram kommt dabei
insbesondere Rhenium, Osmium und Tantal in Frage.
1. Glühlampe mit einem Leuchtkörper, der eine hochtemperaturbeständige Metallverbindung
enthält (7) und mit Stromzuführungen (10), die den Leuchtkörper (7) haltern, wobei
der Leuchtkörper zusammen mit einer Füllung in einem Kolben (2) vakuumdicht eingebracht
ist, wobei das Material des Leuchtkörpers ein Metall oder eine Metallverbindung, insbesondere
ein Metallcarbid, aufweist, dessen Schmelzpunkt in der Nähe des Schmelzpunkts von
Wolfram, bevorzugt bei mindestens 3000 °C und besonders bevorzugt oberhalb dem von
Wolfram, liegt, wobei der Leuchtkörper ein Material enthält, das bedingt durch chemische
Zersetzung und/oder Verdampfung im Betrieb an mindestens einem chemischen Element
verarmt, und wobei im Kolben eine Quelle für dieses Element angebracht ist, wobei
die Quelle das Element liefert, an welchem der Leuchtkörper verarmt, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolben auch eine Senke für dieses chemische Element angebracht ist, wobei unter
Zuhilfenahme eines aus Wasserstoff und/oder aus einem Halogen bestehenden Transportmittels
an der Senke das Element, welches der Leuchtkörper während der Lebensdauer fortwährend
emittiert, abgeschieden wird, so dass es insgesamt zu einem kontinuierlichen Fluss
des beschriebenen Elements von der Quelle zur Senke kommt, wobei die Konzentration
des betreffenden Elements, von Anlaufprozessen abgesehen, an jedem Ort in der Lampe
im wesentlichen stationär ist, wobei der Leuchtkörper im stationären Betrieb mit der
von außen durch das Zusammenwirken von Quelle und Senke aufgeprägten Partialatmosphäre
aus dem an ihm ständig vorbeitransportierten Element im Gleichgewicht steht, so dass
eine Verarmung des Leuchtkörpers an dem fraglichen Element verhindert wird.
2. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper von einem Kolben aus Glas, insbesondere Quarzglas oder Hartglas,
oder Keramik, insbesondere Al2O3, umgeben ist.
3. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung zumindest ein Grundgas in Form eines Inertgases, insbesondere Edelgas
und/oder Stickstoff, verwendet.
4. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Metallverbindung um ein Metallkarbid, wie z.B. Tantalkarbid, Zirkoniumkarbid
oder Hafniumkarbid oder Legierungen verschiedener Metallkarbide handelt.
5. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle aus einem festen oder flüssigen Kohlenwasserstoff oder halogenierten Kohlenwasserstoff
besteht, der im Temperaturbereich zwischen 100°C und 400°C betrieben wird, und der
bei der Zersetzung Kohlenstoff freisetzt.
6. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle aus Kohlenstoff, insbesondere aus Ruß oder Graphitfasern oder -gewebe
oder Kohlenstoffpresslingen, besteht, wobei der Transport des Kohlenstoffs zur Senke
durch zusätzlich eingebrachtes Material, als Bestandteil der Füllung, aus der Gruppe
Wasserstoff und/oder Halogen erfolgt, wobei dieses Material in kälteren Bereichen
mit dem Kohlenstoff zu Kohlenwasserstoffen bzw. halogenierten Kohlenwasserstoffen
reagiert, wobei dieser Kohlenwasserstoff sich an der Senke unter Abscheidung des Kohlenstoffs
und Freisetzung des Transportmittels wieder zersetzt.
7. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle aus einem mit dem entsprechenden Metallkarbid beschichteten Graphitkörper,
insbesondere Graphitfaser, besteht, wobei der Transport des Kohlenstoffs zur Senke
durch zusätzlich eingebrachtes Material, als Bestandteil der Füllung, aus der Gruppe
Wasserstoff und/oder Halogen erfolgt, wobei dieses Material in kälteren Bereichen
mit dem Kohlenstoff zu Kohlenwasserstoffen bzw. halogenierten Kohlenwasserstoffen
reagiert, wobei dieser Kohlenwasserstoff sich an der Senke unter Abscheidung des Kohlenstoffs
und Freisetzung des Transportmittels wieder zersetzt.
8. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle aus einem Kohlenstoff enthaltenden Sinterwerkstoff besteht, wobei der
Transport des Kohlenstoffs zur Senke durch zusätzlich eingebrachtes Material, als
Bestandteil der Füllung, aus der Gruppe Wasserstoff und/oder Halogen erfolgt, welche
in kälteren Bereichen mit dem Kohlenstoff zu Kohlenwasserstoffen bzw. halogenierten
Kohlenwasserstoffen reagieren, wobei dieser Kohlenwasserstoff sich an der Senke unter
Abscheidung des Kohlenstoffs und Freisetzung des Transportmittels wieder zersetzt.
9. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle für den Kohlenstoff ein in der Nähe des Leuchtkörpers befestigter Stab,
insbesondere ein axial angeordneter Stab, aus demselben Metallkarbid wie der Leuchtkörper
dient, dessen longitudinales Temperaturprofil demjenigen des aus demselben Metallkarbid
bestehenden Leuchtkörpers entspricht, und Wasserstoff und ggf. Halogen, als Mittel
zum Transport des Kohlenstoffs zur Senke verwendet wird.
10. Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle für den Kohlenstoff ein in der Nähe der Achse des Leuchtkörpers befestigter
Stab aus einem zweiten Metallkarbid dient, dessen Dampfdruck bei einer gegebenen Temperatur
höher ist als derjenige des Metallkarbids des Leuchtkörperdrahtes, um die Verluste
durch Wärmeleitung längs des in der Achse der Wendel befestigten Drahtes zu kompensieren,
und Wasserstoff, und ggf. Halogen, als Mittel zum Transport des Kohlenstoffs zur Senke
verwendet wird.
11. Glühlampe nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Senke für den Kohlenstoff aus einem katalytisch wirkenden Metall, insbesondere
Nickel oder Eisen oder Molybdän oder Kobalt oder Platin, besteht, an welchem sich
die, ggf. halogenierten, Kohlenwasserstoffe unter Abscheidung von Kohlenstoff und
Freisetzung von Wasserstoff und ggf. Halogen zersetzen.
12. Glühlampe nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Senke für den Kohlenstoff aus einem Karbide bildenden Metall besteht, insbesondere
aus Eisen oder Molybdän oder Wolfram oder Tantal oder Niob, an welchem sich die Kohlenwasserstoffe
unter Bildung von Metallkarbiden und Freisetzung von Wasserstoff zersetzen.
13. Glühlampe nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Senke für den Kohlenstoff aus Aluminium-, Magnesium- oder Molybdänsilikaten besteht.
14. Glühlampe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung Jod enthält, wobei der freigesetzte Wasserstoff durch Reaktion mit Jod
zu Jodwasserstoff gebunden wird, so dass das Jod die Funktion einer gasförmigen Senke
für den Wasserstoff hat.
15. Glühlampe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der freigesetzte Wasserstoff durch die heiße Quarzkolbenwand entweicht, so dass die
Senke für den Wasserstoff durch die Permeation der heißen Kolbenwand zur Verfügung
gestellt ist.
16. Glühlampe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolben ein zu Wasserstoff affines Metall eingebracht ist, wobei der freigesetzte
Wasserstoff von dem zu Wasserstoff affinem Metall, insbesondere Zirkonium oder Hafnium
oder Niob oder Tantal, gebunden oder "gegettert" wird.
17. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle ein fluorierter, insbesondere perfluorierter, Kohlenwasserstoff, insbesondere
PTFE verwendet wird, der bei hohen Temperaturen als Zersetzungsprodukte perfluorierte
Kohlenstoffverbindungen liefert.
18. Glühlampe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoff mittels Halogen, bevorzugt Chlor, zur Senke transportiert wird, die
aus einem katalytisch wirkenden Metall oder einem Karbide bildenden Metall, insbesondere
Nickel, Eisen, Molybdän, Kobalt, Platin, Wolfram oder Tantal, besteht.
19. Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllgas zusätzlich eine halogenhaltige Verbindung, und ggf. Wasserstoff, Schwefel
oder eine cyanidhaltige Verbindung enthält, um das Metall sowie ggf. den Kohlenstoff,
an der Abscheidung an der Kolbenwand zu hindern und möglichst vollständig zum Leuchtkörper
zurück zu transportieren.
20. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper mit dem Material, an welchem er verarmt und das aus einer Quelle
wieder zugeführt werden soll, beschichtet ist und eine erste Schicht bildet und dann
darauf eine zweite Schicht des eigentlichen Leuchtkörper-Materials von außen auf diese
erste Schicht aufgebracht ist.
21. Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle aus einem zuerst mit Kohlenstoff in einer ersten Schicht und dann mit
Metallcarbid in einer zweiten Schicht beschichteten Körper aus demselben oder einem
weiteren Metallcarbid besteht, wobei der Transport des Kohlenstoffs zur Senke durch
zusätzlich eingebrachtes Material, als Bestandteil der Füllung, aus der Gruppe Wasserstoff
und/oder Halogen erfolgt, wobei dieses Material in kälteren Bereichen mit dem Kohlenstoff
zu Kohlenwasserstoffen bzw. halogenierten Kohlenwasserstoffen reagiert, wobei dieser
Kohlenwasserstoff sich an der Senke unter Abscheidung des Kohlenstoffs und Freisetzung
des Transportmittels wieder zersetzt.
22. Glühlampe nach Anspruch 21, wobei es sich bei der äußeren zweiten Schicht um eine
Legierung verschiedener Metallcarbide, bevorzugt einer Legierung aus Tantalcarbid
und Hafniumcarbid, handelt.
23. Glühlampe nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei der Leuchtkörper aus einem Metall besteht.
24. Glühlampe nach Anspruch 23, gekennzeichnet dadurch, dass der Leuchtkörper aus Wolfram besteht und dass eine hochmolekulare Kohlenstoff und
Fluor enthaltende Verbindung sich über die Lebensdauer der Lampe langsam zersetzt,
wobei Fluor freigesetzt wird, welches an einem im Temperaturbereich zwischen 1600
K und 2400 K angebrachten Wolfram-Reservoir zu Wolframfluoriden reagiert und damit
die Funktion einer Quelle hat, welche Wolfram bevorzugt zu den heißesten Stellen am
Leuchtkörper zurück transportiert, und wobei das Fluor aus den nicht am Leuchtkörper
umgesetzen Wolframfluoriden an der Kolbenwand zu gasförmigem SiF4 abreagiert bzw. das Wolfram durch eine überlagerten Brom-Kreisprozess an kälteren
Stellen des Gestells abgelagert wird und damit die Funktion einer Senke für Wolfram
und Fluor hat.
1. Incandescent lamp having an illuminant which contains a high-temperature resistant
metal compound (7) and having electrodes (10) which hold the illuminant (7), the illuminant
being introduced vacuum-tightly together with a filling in a bulb (2), the material
of the illuminant comprising a metal or a metal compound, in particular a metal carbide,
whose melting point lies close to the melting point of tungsten, preferably at least
at 3000°C and particularly preferably above that of tungsten, the illuminant containing
a material which becomes depleted of at least one chemical element owing to chemical
decomposition and/or evaporation during operation, and a source for this element being
fitted in the bulb, the source delivering the element of which the illuminant is depleted,
characterized in that a sink for this chemical element is also fitted in the bulb, the element which the
illuminant emits progressively during the lifetime being deposited on the sink with
the aid of a transport medium comprising hydrogen and/or a halogen, so that overall
there is a continuous flux of the described element from the source to the sink, the
concentration of the relevant element being essentially steady at any position in
the lamp, apart from startup processes, the illuminant in steady-state operation being
in equilibrium with the partial atmosphere of the element constantly transported past
it, imposed from the outside by the interaction of the source and sink, so that the
illuminant is prevented from being depleted of the element in question.
2. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the illuminant is enclosed by a bulb of glass, in particular quartz glass or hard
glass, or ceramic, in particular Al2O3.
3. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that at least one base gas in the form of an inert gas, in particular noble gas and/or
nitrogen, is used as the filling.
4. Incandescent lamp according to Claim 1, characterized in that the metal compound is a metal carbide, for example tantalum carbide, zirconium carbide
or hafnium carbide or alloys of different metal carbides.
5. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that the source consists of a solid or liquid hydrocarbon or halogenated hydrocarbon which
is operated in the temperature range of between 100°C and 400°C, and which releases
carbon during decomposition.
6. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that the source consists of hydrogen, in particular carbon black or graphite fibers or
of fabric or carbon moldings, the carbon being transported to the sink by material
additionally introduced as a constituent of the filling, from the group hydrogen and/or
halogen, this material reacting in cooler regions with the carbon to form hydrocarbons
or halogenated hydrocarbons, this hydrocarbon decomposing again at the sink while
depositing carbon and releasing the transport medium.
7. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that the source consists of a graphite body, in particular graphite fibers, coated with
the corresponding metal carbide, the carbon being transported to the sink by material
additionally introduced as a constituent of the filling, from the group hydrogen and/or
halogen, this material reacting in cooler regions with the carbon to form hydrocarbons
or halogenated hydrocarbons, this hydrocarbon decomposing again at the sink while
depositing carbon and releasing the transport medium.
8. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that the source consists of a sintered material containing carbon, the carbon being transported
to the sink by material additionally introduced as a constituent of the filling, from
the group hydrogen and/or halogen, this material reacting in cooler regions with the
carbon to form hydrocarbons or halogenated hydrocarbons, this hydrocarbon decomposing
again at the sink while depositing carbon and releasing the transport medium.
9. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that a rod fastened in the vicinity of the illuminant, in particular an axially arranged
rod, made of the same metal carbide as the illuminant is used as the source for the
carbon, the longitudinal temperature profile of which corresponds to that of the illuminant
consisting of the same metal carbide, and hydrogen and optionally halogen are used
as a medium for transporting the carbon to the sink.
10. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that a rod fastened in the vicinity of the axis of the illuminant, made of a second metal
carbide is used as the source for the carbon, the vapor pressure of which at a given
temperature is greater than that of the metal carbide of the illuminant wire, in order
to compensate for the losses by thermal conduction along the wire fastened in the
axis of the filament, and hydrogen and optionally halogen are used as a medium for
transporting the carbon to the sink.
11. Incandescent lamp according to one of Claims 5 to 10, characterized in that the sink for the carbon consists of a catalytically active metal, in particular nickel
or iron or molybdenum or cobalt or platinum, on which the optionally halogenated hydrocarbons
decompose while depositing carbon and releasing hydrogen and optionally halogen.
12. Incandescent lamp according to one of Claims 5 to 10, characterized in that the sink for the carbon consists of a carbide-forming metal, in particular of nickel
or iron or molybdenum or cobalt or platinum, on which the optionally halogenated hydrocarbons
decompose while forming metal carbides and releasing hydrogen and optionally halogen.
13. Incandescent lamp according to one of Claims 5 to 10, characterized in that the sink for the carbon consists of aluminium, magnesium or molybdenum silicates.
14. Incandescent lamp according to one of Claims 11 to 13, characterized in that the filling contains iodine, the released hydrogen being bound by reaction with iodine
to form hydrogen iodide so that the iodine has the function of a gaseous sink for
the hydrogen.
15. Incandescent lamp according to one of Claims 11 to 13, characterized in that the released hydrogen escapes through the hot quartz bulb wall, so that the sink
for the hydrogen is provided by the permeation of the hot bulb wall.
16. Incandescent lamp according to one of Claims 11 to 13, characterized in that a hydrogen-affine metal is introduced into the bulb, the released hydrogen being
bound or "gettered" by the hydrogen-affine metal, in particular zirconium or hafnium
or niobium or tantalum.
17. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that a fluorinated, in particular perfluorinated hydrocarbon, in particular PTFE, which
delivers perfluorinated carbon compounds as decomposition products at high temperatures,
it is used as the source.
18. Incandescent lamp according to Claim 17, characterized in that the carbon is transported by means of halogen, preferably chlorine to the sink which
consists of a catalytically active metal or a carbide-forming metal, in particular
nickel, iron, molybdenum, cobalt, platinum, tungsten or tantalum.
19. Incandescent lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the filling gas additionally contains a halogen compound and optionally hydrogen,
sulfur or a cyanide compound, in order to prevent the metal and optionally the carbon
from depositing on the bulb wall and to transport it back as much as possible to the
illuminant.
20. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that the illuminant is coated with the material of which it is depleted and which is intended
to be fed back to a source, and forms a first layer, and then a second layer of the
illuminant material per se is applied from the outside onto this first layer.
21. Incandescent lamp according to Claim 4, characterized in that the source consists of a body made of the same or another metal carbide, coated first
with carbon in a first layer and then with metal carbide in a second layer, the carbon
being transported to the sink by material additionally introduced as a constituent
of the filling, from the group hydrogen and/or halogen, this material reacting in
cooler regions with the carbon to form hydrocarbons or halogenated hydrocarbons, this
hydrocarbon decomposing again at the sink while depositing carbon and releasing the
transport medium.
22. Incandescent lamp according to Claim 21, characterized in that the outer second layer is an alloy of different metal carbides, in particular an
alloy of tantalum carbide and hafnium carbide.
23. Incandescent lamp according to Claims 1 to 3, wherein the illuminant consists of a
metal.
24. Incandescent lamp according to Claim 23, characterized in that the illuminant consists of tungsten and in that a high molecular weight carbon and fluorine compound slowly decomposes over the lifetime
of the lamp, fluorine being released which reacts to form tungsten fluorides at a
tungsten reservoir applied in the temperature range between 1600 K and 2400 K and
therefore having the function of a source which transports tungsten back preferentially
to the hottest position on the illuminant, and the fluorine from the tungsten fluorides
not converted at the illuminant reacting on the bulb wall to form gaseous SiF4, or the tungsten being accumulated by a superimposed boron cycle process at cooler
positions of the framework and thus having the function of a sink for tungsten and
fluorine.
1. Lampe à incandescence ayant un corps d'éclairage qui contient ( 7 ) un composé métallique
résistant aux températures hautes et ayant des entrées ( 10 ) de courant qui maintiennent
le corps ( 7 ) d'éclairage de courant étant introduit, d'une manière étanche au vide
ensemble avec un remplissage dans une ampoule ( 2 ), la matière du corps d'éclairage
comprenant un métal ou un composé métallique, notamment un carbure métallique, dont
le point de fusion est proche du point de fusion du tungstène, de préférence d'au
moins 3000°C et, d'une manière particulièrement préférée, au-dessus de celui du tungstène,
le corps d'éclairage contenant une matière qui, en raison d'une décomposition chimique
et/ou d'une évaporation en fonctionnement, s'appauvrit en au moins un élément chimique
et dans lequel il est mis dans l'ampoule une source de cet élément, la source fournissant
l'élément, en lequel le corps d'éclairage s'appauvrit, caractérisé en ce qu'il est mis aussi dans l'ampoule un puits pour cet élément chimique, dans lequel en
s'aidant d'un agent de transport, constitué d'un hydrocarbure et/ou d'un halogène,
au puits, l'élément que le corps d'éclairage émet continuellement pendant la durée
de vie est déposé, de manière à obtenir dans l'ensemble un flux continu de l'élément
de la source au puits, la concentration de l'élément concerné, indépendamment de processus
de démarrage, étant sensiblement constante en tout point de la lampe, le corps d'éclairage
en fonctionnement permanent étant en équilibre avec l'atmosphère partielle imprimée
de l'extérieur par la coopération de la source et du puits, et constituée de l'élément
transporté constamment devant lui, de manière à empêcher un appauvrissement du corps
d'éclairage en l'élément en question.
2. Lampe à incandescence suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le corps d'éclairage est entouré d'une ampoule en verre, notamment en verre au quartz
ou en verre dur, ou en céramique, notamment en Al2O3.
3. Lampe à incandescence suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le remplissage utilise au moins un gaz de base, sous la forme d'un gaz inerte, notamment
d'un gaz rare et/ou d'azote.
4. Lampe à incandescence suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le composé métallique est un carbure métallique, comme par exemple du carbure de
tantale, du carbure de zirconium ou du carbure d'hafnium ou des alliages de divers
carbures métalliques.
5. Lampe à incandescence suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la source est en un hydrocarbure solide ou liquide ou en un hydrocarbure halogéné
qui fonctionne dans la plage de température comprise entre 100°C et 400°C et qui dégage
du carbone à la décomposition.
6. Lampe à incandescence suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la source est en carbone, notamment en suie ou en fibre de graphite ou en toile de
graphite ou en comprimés de carbone, le transport du carbone au puits s'effectuant
par de la matière introduite supplémentairement en tant que constituant du remplissage,
choisie dans le groupe de l'hydrogène et/ou d'un halogène, cette matière réagissant
dans des parties assez froides sur le carbone, en donnant des hydrocarbures ou des
hydrocarbures halogénés, cet hydrocarbure se redécomposant au puits, avec dépôt du
carbone et dégagement de l'agent de transport.
7. Lampe à incandescence suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la source est en un corps en graphite revêtu du carbure métallique correspondant,
notamment en fibre de graphite, le transport du carbone au puits s'effectuant par
de la matière introduite supplémentairement, en tant que constituant du remplissage,
choisie dans le groupe de l'hydrogène et/ou d'un halogène, cette matière réagissant
dans des parties assez froides sur le carbone, pour donner des hydrocarbures ou des
hydrocarbures halogénés, cet hydrocarbure se redécomposant au puits avec dépôt du
carbone et dégagement de l'agent de transport.
8. Lampe à incandescence suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la source est en un matériau fritté contenant du carbone, le transport du carbone
au puits s'effectuant par de la matière introduite supplémentairement, en tant que
constituant du remplissage, choisie dans le groupe de l'hydrogène et/ou d'un halogène,
cette matière réagissant dans des parties assez froides sur le carbone, pour donner
des hydrocarbures ou des hydrocarbures halogénés, cet hydrocarbure se redécomposant
au puits avec dépôt du carbone et dégagement de l'agent de transport.
9. Lampe à incandescence suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'on utilise comme source pour le carbone, un barreau fixé à proximité du corps d'éclairage,
notamment un barreau disposé axialement en le même carbure métallique que le corps
d'éclairage, dont le profil longitudinal de température correspond à celui du corps
d'éclairage constitué en le même carbure métallique, et on utilise de l'hydrogène,
le cas échéant, un halogène comme moyen de transport du carbone au puits.
10. Lampe à incandescence suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'on se sert comme source pour le carbone, d'un barreau qui est fixé à proximité
de l'axe du corps d'éclairage et qui est en un deuxième carbure métallique, dont la
tension de vapeur, à une température donnée, est plus haute que celle du carbure métallique
du fil du corps d'éclairage, pour compenser des pertes par conduction de la chaleur
le long du fil fixé dans l'axe du filament, et on utilise de l'hydrogène, le cas échéant,
un halogène comme moyen de transport du carbone au puits.
11. Lampe à incandescence suivant l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que le puits pour le carbone est en un métal ayant un effet catalytique, notamment en
nickel, ou en fer, ou en molybdène, ou en cobalt, ou en platine, sur lequel les hydrocarbures
halogénés éventuellement se décomposent en déposant du carbone et en dégageant de
l'hydrogène et, le cas échéant, un halogène.
12. Lampe à incandescence suivant l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que le puits pour le carbone est en un métal formant un carbure, notamment en fer, ou
en molybdène ou en tungstène ou en tantale ou en niobium, sur lequel les hydrocarbures
se décomposent en formant des carbures métalliques et en dégageant de l'hydrogène.
13. Lampe à incandescence suivant l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que le puits pour le carbone est en silicate d'aluminium, en sulfate de magnésium ou
en silicate de molybdène.
14. Lampe à incandescence suivant l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que le remplissage contient de l'iodure, l'hydrogène dégagé étant lié par réaction sur
de l'iode, pour donner de l'iodure d'hydrogène, de sorte que l'iode a la fonction
d'un puits gazeux pour l'hydrogène.
15. Lampe à incandescence suivant l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que l'hydrogène dégagé s'échappe par la paroi chaude de l'ampoule en quartz, de sorte
que le puits pour l'hydrogène est mis à disposition par la perméation de la paroi
chaude de l'ampoule.
16. Lampe à incandescence suivant l'une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce qu'il est introduit dans l'ampoule un métal affin de l'hydrogène, l'hydrogène dégagé
étant fixé ou « piégé » par le métal affin de l'hydrogène, notamment par le zirconium,
ou par l'hafnium, ou par le niobium ou par le tantale.
17. Lampe à incandescence suivant la revendication 4, caractérisée en ce qu'il est utilisé comme source, un hydrocarbure fluoré, notamment perfluoré, notamment
du PTFE, qui fournit des composés carbonés perfluorés à haute température comme produits
de décomposition.
18. Lampe à incandescence suivant la revendication 17, caractérisée en ce que le carbone est transporté, au moyen d'un halogène, de préférence au moyen du chlore,
au puits, qui est en un métal ayant un effet catalytique ou en un métal formant un
carbure, notamment en nickel, en fer, en molybdène, en cobalt, en platine, en tungstène
ou en tantale.
19. Lampe à incandescence suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le gaz de remplissage contient supplémentairement un composé halogéné, et le cas
échéant, de l'hydrogène, du soufre ou un composé cyanuré, pour empêcher le métal ainsi
qu'éventuellement le carbone, de se déposer sur la paroi de l'ampoule et le retransporter,
aussi complètement que possible, au corps d'éclairage.
20. Lampe à incandescence suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le corps d'éclairage est revêtu de la matière en laquelle il s'appauvrit et qui,
à partir d'une source, doit être renvoyée et forme une première couche et sur celle-ci,
une deuxième couche de la matière proprement dite du corps d'éclairage est appliquée
de l'extérieur sur cette première couche.
21. Lampe à incandescence suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la source est en un corps revêtu d'abord de carbone en une première couche, et ensuite
de carbure métallique en une deuxième couche, le corps étant en le même carbure métallique
ou en un autre carbure métallique, le transport du carbone au puits s'effectuant par
de la matière introduite supplémentairement en tant que constituant du remplissage
choisie dans le groupe de l'hydrogène et/ou d'un halogène, cette matière réagissant
dans des parties assez froides sur le carbone, pour donner des hydrocarbures ou des
hydrocarbures halogénés, cet hydrocarbure se redécomposant au puits avec dépôt de
carbone et dégagement de l'agent de transport.
22. Lampe à incandescence suivant la revendication 21, dans laquelle la deuxième couche
extérieure est en un alliage de divers carbures métalliques, de préférence en un alliage
de carbure de tantale et de carbure d'hafnium.
23. Lampe à incandescence suivant les revendications 1 à 3, dans laquelle le corps d'éclairage
est en un métal.
24. Lampe à incandescence suivant la revendication 23, caractérisée en ce que le corps d'éclairage est en tungstène et en ce qu'un hydrocarbure à haut poids moléculaire et un composé fluoré se décomposent lentement
sur la durée de vie de la lampe, du fluor étant dégagé, le fluor réagit sur un réservoir
de tungstène mis dans une plage de température comprise entre 1600 K et 2400 K, pour
donner des fluorures de tungstène et a ainsi la fonction d'une source qui retransporte
du tungstène, de préférence vers les points les plus chauds du corps d'éclairage et
dans lequel le fluor, à partir des fluorures de tungstène n'ayant pas réagi sur le
corps d'éclairage, réagit sur la paroi de l'ampoule pour donner du SiF4 gazeux ou le tungstène, par un cycle de brome superposé, se dépose au point le plus
froid de la monture et a ainsi la fonction d'un puits pour du tungstène et du fluor.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information
des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes.
Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei
Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente
In der Beschreibung aufgeführte Nicht-Patentliteratur
- J. SchröderKino-Technik, 1965, [0038]
- DittmerKlopferReesSchröderJ.C.S. Chem. Comm, 1973, [0038]
- J.A. CoffmannG.M. KiblerT.R. RiethofA.A. WattsWADD-TR-60-646, 1960, [0048]