CN101438381B - 具有含碳化物发光体的卤素白炽灯 - Google Patents

Abstract

一种具有含碳化物的发光体并且具有支撑发光体的引线的白炽灯，其中所述发光体与填料一起被真空密封地导入灯泡中，在此所述发光体具有金属碳化物，它的熔点优选大于钨的熔点，其中所述发光体是灯丝状的。所述发光体包含芯线和缠绕灯丝并且是由不同材料构造的以及含有金属碳化物。

Description

具有含碳化物发光体的卤素白炽灯

技术领域

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

现有技术

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

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

本发明的描述

本发明的目的在于，提高上述种类灯的使用寿命。

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

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

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

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

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

Metall27，(1973)，680。随后用泵抽吸经渗碳的杆灯，用填充气充填，最后熔融泵杆并由此封闭该灯。

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

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

由于不同的碳化时间点(在灯制备过程中或第一次到达顾客手中时)，在此描述的实施方案不仅适用于纯的发光体金属和金属合金而且适用于经碳化(aufkarburiert)的金属和金属合金。然而纯金属或金属合金最迟在接通灯时转变为各自的金属碳化物或金属碳化物合金。

尽管TaC的熔点与钨相比高500K，然而在约3400K的参比温度时碳的蒸发速率比钨发光体高许多倍。TaC-发光体上碳的高蒸发速率虽然可通过不同的措施降低。不过，这主要通过提高灯的冷充气压力(Kaltfuelldruck)、通过应用碳循环工艺、通过从碳源向碳槽输入连续流或通过降低恒定色温下TaC-发光体的蒸汽压力而进行。在此，一个优选的措施是形成HfC-TaC、ZrC-TaC等合金或者形成亚化学计量(unterstoechiometrisch)的TaC。然而完全再现的循环工艺的设计或在含碳的气氛中发光体的完全稳定化是困难的。

对碳蒸汽压力和由此导致的(只要没有完全再现的碳循环过程或在含C气氛中发光体的完全稳定化存在)碳化钽灯使用寿命的主要影响因素是发光体温度。发光体温度与灯的色温不一致，但是与灯的色温紧密相关，例如参见Becker/Ewest：“Die physikalischen undstrahlungstechnischen Eigenschaften des Tantalcarbids”，Zeitschrift fürtechnische Physik，Nr.6，216页往后(1930)。在典型的发光体温度范围内温度差异大都小于100K。然而，如果降低发光体的色温，那么根据普朗克辐射定律，光辐射在可见光区域将迅速减少。从而可达到明显的使用寿命延长，因为TaC或其它金属碳化物上方的碳蒸汽压力随着温度下降而随之强烈地下降。

第一目的在于，找到用来在较低发光体温度下也达到足够的光密度的解决方法。在这点上有帮助的是与钨比较，TaC至少在约3000至3300K的温度下的发射较高。因此在应用碳化钽灯时的一个重要目的是在可见光区域中在与TaC的熔点相比约3000K的“低”色温，也就是约2500-3350K的色温下较高发射能力的利用。金属碳化物灯不一定非要在较高的温度下工作，以达到比钨-卤素白炽灯更高的光输出。

此外，在缺少完全再现的循环工艺或缺少在合适的气体气氛中发光体的稳定化的情况下，应简要研究具有由金属碳化物构成的发光体的灯的失效机理。失效机理大都至少原则上遵循如对具有钨灯丝的灯描述的“热斑模型(Hot-Spot-Modell)”，参见H.

E.Kauer，W.Lechner，“Zur Leb ensdauer von Glühlampen”，Philips techn.Rdsch.32，165-175(1971/1972)。以沿着发光体丝的小的“干扰”为条件，如通过颗粒边界上提高的功率输入(Leistungseintrag)、材料数据小的局部改变、丝直径局部有限的变小、灯丝中的局部污染、灯丝的两个匝(Windung)的过小距离等导致了一个位置相对于周围位置来说极少的局部受限加热。在这种情况下，局部受限最多限于两个匝。温度的局部升高这样起作用，即材料从这位置的蒸发增强了并且这个位置因此优选相对于周围位置缩小了，由此使得该位置处的电阻升高。因为电阻的升高限于小范围内，所以发光体总电阻只无关紧要的改变，或其比所观察的位置处电阻只是提高了极其小的部分。在具有些许升高电阻的窄的限界位置的功率输入升高，因为一样的电流或只有相比之下降低极少的电流流过现在具有升高的电阻的这些位置。由此温度继续提高，这又加速了该位置相对于周围位置的缩小，等等。以上述的方法加速了薄的位置本身的形成，并最后导致发光体在该位置被烧断。对于由金属碳化物如碳化钽构成的灯，相对于由钨构成的炽热体添加了另外的效应，即碳蒸发时生成的低碳化物Ta₂C的比电阻为TaC的3倍多，如参见S，Okoli，R.Haubner，B.Lux，“Carburization of tungsten and tantalumfilaments during low pressure diamond deposition”，Surface andcoatings Technology，47(1991)，585-599。这种影响导致破坏机理对于由碳化钽构成的发光体比由钨构成的发光体积累的要快。所以用于抑制该问题的有效机理比在应用钨的情况下还要更急需。

所以附加的第二个目的在于，避免上述破坏机理或至少减弱这种破坏机理，或转换成用来延长使用寿命的常用措施。

附加的第三个目的在于，稳定脆性的和因此容易破碎的由金属碳化物构成的灯丝。

此外本发明的一个有利特征在于，由至少一种金属碳化物构成的灯丝被设计作为缠绕丝或作为芯线并且与其它第二种材料组合作为缠绕丝或作为芯线。应用不同的材料作为芯线和缠绕丝为具有金属碳化物灯丝的灯提供了相对于US-A 3 237 284和US-A 3 219 493中所述灯的决定性的优点。采用这种灯丝设计可以以下面所述方式对解决上述目的作出贡献。

对于缠绕灯丝，通过增加辐射的发光体表面积来提高了金属碳化物-白炽灯丝(Gluehwendel)的光输出面积。类似于钨缠绕灯丝那样，首先由此成功地提高了光密度，或在较低的发光体温度时达到同样的光密度。达到高的光密度特别地对于灯在反射器中或光学投影体系中的使用令人感兴趣。优选地，缠绕丝的典型直径为7μm至150μm。芯线的典型直径为80μm至800μm。24v和250w的投影灯的具体例子是，在11匝芯线和3200匝缠绕丝时例如缠绕丝直径为20μm且芯线直径为255μm。典型的功率级是10瓦至1000瓦。

在此典型地是，缠绕丝直径和芯线直径的比为1/3至1/20。优选地，缠绕丝(如钽丝-直径为25μm)与被缠绕的芯线(如铼丝直径为190μm)的比为约1/5至1/15。

对于纯钨-钨方案，典型地钨缠绕丝的匝距总是大于缠绕丝的直径，这就是说包线的绕距系数(Steigungsfaktor)在实践中总是大于1.2。在250w的功率时，例如钨缠绕丝的绕距系数典型为1.8和钨芯线绕组(Kerndrahtwicklung)的绕距系数典型为1.3。缠绕灯丝的两个相邻匝的外侧之间距离总是>0，但是小于芯线直径的两倍。

对于由不同材料构成的金属碳化物缠绕灯丝，芯线的直径以及匝的绕距系数和数目类似于钨的情况(直径为80μm至800μm和绕距(Steigung)为1.1至2.0，匝数目为3至30)。总的来讲，对于由不同材料构成的金属碳化物缠绕灯丝，绕距比稍大些(1.1至3.0)，因为通过碳化时金属的体积膨胀而使得匝距稍微改变和稍微倾斜(verkippen)。通过较大的绕距应避免匝间短路。

对于由不同材料构成的金属碳化物缠绕灯丝，缠绕丝的绕距系数(1.0-1.4)趋向小于钨的绕距系数，因为应产生尽可能封闭的包封。由于必须考虑在碳化时金属的体积膨胀，因此在碳化前绕距系数总是明显大于1.0。然而在本发明中这种绕距系数在点燃状态下优选明显小于1.4，特别优选为1.0至1.2。附加地在灯丝设计时必须同时考虑发光体的“绽开”，因为缠绕丝由于在碳化时的纵向伸长而将各个匝相互挤压开来。

此外缠绕灯丝的具体构造形式有助于在热斑形成时减弱上述破坏机理，参见第二附加目的。在至少不完全再现地进行的循环工艺中首先位于外部的缠绕丝被去碳化(decarburieren)。与只由一种丝构成的简单的发光体相比，所述缠绕丝仅仅稍产生消耗功率，至少在开始形成较热位置时只有相对少的更多功率输入到该位置；这就是说在这样的位置上温度的升高进行的较慢。

这种效应原则上还可以通过对芯线和缠绕丝应用相同材料来引发。例如芯线和缠绕丝可由碳化钽构成。然而重要的是，缠绕丝尽可能完全地包封芯线，即至少90％的芯线表面，优选至少95％的芯线表面被覆盖，这就是说缠绕灯丝的绕距系数接近1或只稍大于1。由此蒸发基本上只从缠绕丝的“外”表面进行。然而从芯线只有非常少量的材料蒸发。然而对芯线和一种缠绕丝/多种缠绕丝应用不同的材料具有其它优点，特别是在下列的实施方案中：

(i)由具有高蒸汽压的价格低廉的材料构成芯线，由具有较低蒸汽压的昂贵的材料构成缠绕丝。这导致在比较来说相对低的成本上升时质量的改善。

(ii)应用金属碳化物作为芯线；用碳涂覆这种芯线或用碳纤维包缠这种芯线，在其上用其它金属碳化物构成的包线包缠碳涂层或碳纤维。在此，由碳构成的“中间”层起到作为在DE 10 2004 052 044.5意义上的来源的作用，并且代替从缠绕灯丝向外蒸发的碳，这导致使用寿命的提高。在此，不涉及如US-A 3 237 284中所述的缠绕丝与芯线的结合。

(iii)应用不形成碳化物且几乎不溶解碳的芯线，特别是应用由Re、Os、Ir和金属碳化物/金属碳化物合金构成的材料作为缠绕丝。这导致耐冲击强度的提高。

(iv)应用由形成碳化物的便宜材料，特别是W、Ta、Zr所构成的芯线；用作为碳-扩散阻挡层起作用的材料涂覆这种芯线，或用由不形成碳化物的材料，特别是Ir、Os、Re构成的丝包缠这种芯线；随后用第三层，特别是由金属碳化物构成的丝来包缠第二“中间”层。这导致在应用由相对便宜的材料构成的芯线时耐冲击强度的提高。

(v)应用不形成碳化物和不溶解碳的金属，如Ir、Os、Re作为芯线；用碳涂覆这种芯线或用碳纤维包缠这种芯线，在其上用由金属碳化物构成的包线包缠这种由碳涂层或碳纤维构成的材料。在此由碳构成的“中间”层起到作为在DE 10 2004 052 044.5的意义上的来源的作用，并且代替从缠绕灯丝向外蒸发的碳，这导致使用寿命的提高。在此通过应用由金属构成的芯线而实现高耐冲击强度。代替不形成碳化物的芯线，也可应用由形成碳化物的材料构成的芯线，所述芯线用作为可能的碳扩散阻挡层的元素Re、Os、Ir涂覆。

此外下面提出了用于这些不同选择的具体实施例。

缠绕灯丝的几何形状设计优选这样进行，即缠绕丝的匝距在缠绕丝的直径范围内，也就是说绕距系数为1.0至1.4，优选为1.01至1.2。在此缠绕丝的匝几乎相互接触。通过在缠绕时尽可能封闭的包封可最有效地阻止或防止芯线的蒸发，该芯线可由金属碳化物或金属构成。在此要考虑的是，在碳化时发生体积膨胀。优选地在缠绕时应首先保持为缠绕丝直径的约5％至10％的非常小的匝距。在渗碳后缠绕丝的匝之间的这些间隙通过体积膨胀而实际上几乎完全封闭，使得匝距小于直径的5％，特别为0.5至4.5％。

在制备缠绕灯丝时原则上可以这样进行，即其首先由芯线和缠绕丝卷绕成缠绕灯丝且随后在杆灯中在含烃的气氛中渗碳。作为选择，渗碳也可以在以后顾客接通灯时才进行，其中所述碳然后或者由导入填充气体的含碳的添加物和/或通过由来自固体碳纤维或碳层的碳输送而导入。

因为在碳化时要导致丝体积的膨胀，所以这可导致应力。为了减弱碳化时过大应力的形成，在碳化时可以这样实施，即芯线首先用碳涂覆，例如通过CVD涂覆或PVD涂覆、注浆充填等，或还可为芯线提供来自拉丝的含碳的拉丝润滑剂(Ziehschmiere)，或用薄的碳缠绕纤维的第一层(典型地为5至12μm，例如7μm)来包缠。然后缠绕丝才围绕芯线卷绕。来自涂层或来自纤维或来自拔丝润滑剂的残余物或来自包线的第一层的碳在加热时用于碳化，也就是说，碳层或碳纤维将变薄，这导致层厚度降低并且对此有贡献，即可很大程度上补偿在碳化时出现的体积膨胀。附加地，碳还可通过含烃的气氛而输入。根据碳化工艺的设计，用来碳化钽所必需的碳的一定部分由气相获取，另一部分由碳层获取。优选地可以这样设计碳化方法，或选择这样厚的碳层或碳纤维，使得甚至在碳化后还有碳存在。

如果在灯运行中在至少不完全再现地进行循环工艺时，外部缠绕丝去碳化，那么从被缠绕丝封闭的碳层永久性补充碳，也就是说，碳层或碳纤维起到在DE-A 10 2004 052 044的意义上的来源的作用。如其中所述，在这种情况下在灯的气室中必须有下降，以避免气体气氛富集碳。

在US-A 3 237 284和US-A 3 219 493中只是谈到了增加光发射面积的几何效应，这出现在缠绕丝和被缠绕的芯线基本上由相同的材料构成的灯丝中，在此所述相同材料为钽，在碳化后为碳化钽。

然而如果选择绕距系数为接近1时，也就是说，如果缠绕灯丝的各个匝几乎完全包封芯线(优选大于95％的表面)，那么蒸发优选从缠绕灯丝的外表面进行，这导致使用寿命的提高，从而导致通过在US-A 3237 284和US-A 3 219 493中所描述的利用的改善。此外如果在发光体中组合不同的材料，那么就在已知的光发射面积的几何增大以及在缠绕丝上的碳蒸发的限制的基础上附加地产生另外其它优点，参见如上所讨论的(i)-(v)点。

举例来说，缠绕丝由钽构成，被缠绕的芯线由其它高熔点的材料，如钨、铼、铪、锆、铌、锇、钒、钛、钌、碳或这些材料的合金构成。在此有如下的优点：钨虽然是具有最高熔点(3380℃)的金属，但是它与碳反应生成碳化钨，其具有低得多的2630℃的熔点。与此相比，如钌那样的金属不与碳反应，但具有比钨稍低的熔点3180℃。铪与碳反应，HfC甚至具有比TaC还要高约100K的熔点，等等。

例如在由TaC构成芯线/由HfC构成缠绕丝的体系中重要的是，由材料HfC构成的缠绕丝的匝距的最小化(绕距系数几乎为1)。由缠绕丝尽可能封闭地包封优选为至少95％的芯线，实现TaC至TaC/HfC为80/20的均匀合金化。由此可很大程度上抑制芯线材料的蒸发，或蒸发几乎只是从缠绕丝的外表面进行。

缠绕也可以多层地实施。其它附加的芯线和缠绕丝材料对因此也是可行的，如由Ta-丝和任选地附加的碳纤维或碳涂层围绕钌芯线进行单层或更多层缠绕。优选地，Re芯线首先用碳纤维/碳层缠绕，随后用钽丝缠绕。钌丝几乎不吸收碳，且从外部TaC-丝蒸发的碳在DE-A 10 2004052 044的意义上用从碳纤维或碳层从内部通过扩散而输送的碳来代替。增强的碳蒸发也可通过应用Ta碳化物、Hf碳化物、Zr碳化物、V碳化物、Ti碳化物、W碳化物，以及任选地用附加的碳包线/碳层多层缠绕来抑制。两层或更多层缠绕时同样期望缠绕丝的尽可能小的匝距，优选相应地覆盖至少95％的表面，以得到尽可能均匀的覆盖物形成。

通过应用更多种材料可优化附加的第二和第三目的的解决方案，这在以下应借助于实施例来描述。

第一实施方案：钌不与碳反应，然而其具有与钨的熔点(3380℃)相近的较高熔点3180℃。在最简单的情况下用钽合金构成的缠绕丝缠绕钌芯线，在碳化后，钌丝得到优选为至少表面的95％的接近封闭的碳化钽缠绕。因为铼不与碳反应，所以Re芯线在碳化时也不改变其化学组成。开始的Ta包线转变成TaC包线。这种材料组合有利的是，虽然在包线大表面上的碳化钽非常有用的辐射物理性能可以用于发光目的，但是对碳惰性的铼基本上单独负责电流输送。如果在灯运行中在至少不完全再现进行的循环工艺时外部的钽缠绕丝去碳化，明显较厚的铼芯线的电阻只有不明显的改变。因为脱碳基本上只影响外缠绕层，这种由Re-TaC的材料组合构成的灯丝的使用寿命延长至少两倍。

第二实施方案：碳化铪具有比碳化钽还要高的熔点。然而铪非常难得到且比钽贵得多。因此推荐这样设计缠绕灯丝，使得由TaC构成芯线和由HfC构成缠绕丝。由此可以显著减少Hf的材料使用量。由于HfC更高的熔点，从而可得到对使用寿命有利的效应。如果在灯运行中导致来自TaC的Ta和来自HfC的Hf的扩散性混合，那么在发光体的外部区域中钽的含量增加。这导致熔点的进一步升高并因此对使用寿命具有额外的有利作用。在约80％TaC+20％HfC的化学组成时熔点为最高(Agte，Altherthum，Z.Phsik，No.6(1930))。在约80％TaC+20％ZrC时也有最高熔点。因此还特别优选的是，在应用简单的没有包线的发光体情况下，应用具有15至25重量％份额HfC或ZrC的由TaC/HfC或TaC/ZrC构成的合金。

用由Hf构成(或由Hf合金构成)的缠绕丝缠绕由Ta构成(或由Ta合金构成)的芯线制成TaC-HfC缠绕灯丝。随后将已被缠绕的丝(其具有Ta/Hf(或Ta合金/Hf合金)材料组合)卷绕成灯丝，最后在杆灯中或在成品灯中碳化。

第三实施方案：对于特殊的应用，甚至用由金属碳化物构成的丝缠绕钨芯线也是有利的。尽管可能会发生钨的碳化而导致上文中提到的碳化钨的熔点降低为2630℃。在此在单层缠绕时利用碳化钽和碳化钨的不同形成焓。碳化可以这样调节控制，即由于钽对碳较高的亲和力，从而使得钨的碳化最小化。因此通过在渗碳时进行特定的参数选择(温度、时间、流量、压力、碳的浓度，等等)，可以由金属芯线如钨制备缠绕灯丝，和由金属碳化物如碳化钽制备缠绕灯丝。至少这种发光体在约3000K以下运行时，钨的碳化，也就是说碳从碳化钽(或其它金属碳化物)向钨的转移，只起次要作用。在这种情况下碳化钽的使用由于其选择性辐射性能也还是有利的。因此，在足够低的发光体温度的选定条件下，钨被认为是不形成碳化物的金属。

为了在较高温度下运行具有钨芯线的发光体，通常优选以下所述的实施方案。将钨芯线首先用铼丝，随后用其它金属丝缠绕，从而得到两层的包线。第一层铼缠绕丝起到碳扩散闭锁的作用。作为选择，也可选择Os、Ir或Ru作为用于扩散闭锁的金属。第二层缠绕丝由能够碳化的金属构成。所述金属在碳化时转化成金属碳化物。在此应优选使用钽或钽合金作为金属。作为选择，其它金属或这些金属的合金也是适合的，例如特别是Hf、Nb、V、Zr、Ti、W。

作为选择，首先可以类似于US-A 1 854 970所述用铼涂覆钨丝，随后才用金属丝缠绕这种经涂覆的丝，所述金属丝在碳化时产生金属碳化物。

在另一个实施方案中，大部分是如TaC那样的金属碳化物的脆性芯线的机械稳定化可通过较小脆性的缠绕丝来实现，在此所述材料是C、Re、Os、Ir或是较小脆性的材料，如Zr、Hf、Nb、V、Ti、W的碳化物/金属碳化物合金，金属氮化物，金属硼化物。在相反的情况下，作为选择的可能性是，在碳化后脆性的由金属碳化物特别如TaC构成的缠绕丝的机械稳定化通过不经渗碳的被缠绕的芯线来进行，所述芯线由金属，特别如铼、碳或较小脆性的应用如Hf、Zr、Nb、Ti、V和W的金属碳化物合金构成。

再次强调使用由Re构成的芯线作为载体材料和由能够碳化的金属构成的缠绕丝，所述金属在碳化后形成金属碳化物如碳化钽。铼、锇或铱不被碳化并且因此不脆化。以这种方式得到机械稳定的发光体。

在此所描述的构造形式也可以用于具有其它金属碳化物(如碳化铪、碳化锆、碳化铌、碳化钛、碳化钒、碳化钨)以及它们与金属氮化物和金属硼化物的合金的发光体的灯中。

附图的简短描述

以下应根据多个实施例来更清楚地解释本发明。附图示出：

图1根据一个实施例的具有碳化物发光体的白炽灯；

图2用于根据图1的白炽灯的螺旋缠绕的发光体。

本发明的优选实施

图1示出一侧压封(gequetscht)的白炽灯1，其具有由石英玻璃构成的灯泡2，封接(Quetschung)3和内部引线6，其将封接3中的箔4与发光体7相连接。发光体是单向螺旋弯曲的，轴向设置有由TaC构成的丝，它的未螺旋弯曲的末端14垂直于灯轴延伸。外部引线5连接到箔4外侧上。灯泡的内径是9mm。灯丝末端14随后平行于灯轴弯曲且在此形成作为整体延伸的内部引线6。

图1示意性示出的灯的由碳化钽构成的白炽灯丝，其基本构造形式很大程度上对应市售的低压-卤素灯，是由钽丝(直径为125μm)卷绕的灯丝(12匝)通过碳化而产生。在应用氙作为基本气体时，还要向该气体中添加包含氢、氮、烃和卤素(J、Br、Cl、F)的物质，在15V工作时的灯具有约70W的消耗功率，其中色温特征性地为3200至3600K。

在图2中更精确地示意性地示出了发光体7。直径例如为125μm的芯线15的绕距在12匝时为约350μm。直径例如为25μm的缠绕丝的绕距系数为约1.2。

芯线和包线一起构成所谓的缠绕灯丝。在这种情况下所述材料对应以上所讨论的实施方案。

合适的金属碳化物特别是熔点大于钨的熔点的那些或者熔点低于钨的熔点至多100℃的那些。

Claims (19)

1.一种白炽灯，具有含碳化物的发光体并且具有支撑发光体的引线，其中螺旋弯曲的发光体与填料一起被真空密闭地导入灯泡中，在此所述发光体含有金属碳化物，所述金属碳化物的熔点大于钨的熔点并且其中所述发光体设计为由芯线和包围芯线的包线构成的缠绕灯丝，其特征在于，所述芯线和所述包线由不同的材料制成，其中所述芯线和所述包线中至少一个由高熔点的金属碳化物制成，所述高熔点的金属碳化物的熔点大于钨的熔点或者低于钨的熔点至多100℃。

2.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述包线是单层或多层的缠绕丝。

3.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述芯线由高熔点的碳化物制成，所述高熔点的碳化物是碳化钽或碳化钽与其它金属碳化物、金属氮化物和金属硼化物的合金，并且所述包线在灯点燃后是其它的高熔点金属化合物，该金属化合物选自HfC、ZrC、NbC、VC、WC、TiC、SiC或者这些金属碳化物互相之间的合金或者这些金属碳化物与相应的金属氮化物和/或金属硼化物的合金，或者所述包线是在灯点燃后不形成碳化物的选自W、Re、Os、Ir、Ru的材料。

4.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述包线由高熔点的碳化物制成，所述高熔点的碳化物是碳化钽或碳化钽与其它金属碳化物、金属氮化物和金属硼化物的合金，并且所述芯线在灯点燃后是其它的高熔点金属化合物，该金属化合物选自HfC、ZrC、NbC、VC、WC、TiC、SiC或者这些金属碳化物互相之间的合金或者这些金属碳化物与相应的金属氮化物和/或金属硼化物的合金，或者所述芯线是在灯点燃后不形成碳化物的选自W、Re、Os、Ir、Ru的材料。

5.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述灯泡的壳由石英玻璃、硬质玻璃或陶瓷制成。

6.根据权利要求2的白炽灯，其特征在于，选择所述缠绕丝的匝距使得所述缠绕丝的绕距系数为1.0至1.4。

7.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述芯线是用碳涂覆的或者还附有由拉丝造成的碳拉丝润滑剂。

8.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述芯线本身用碳纤维或碳纤维束卷绕。

9.根据权利要求7的白炽灯，其特征在于，所述碳涂覆的芯线本身又由金属碳化物或金属碳化物的合金制成的丝所卷绕，所述金属碳化物或金属碳化物的合金选自TaC、HfC、ZrC、NbC、VC、WC、TiC或这些金属碳化物与金属氮化物或金属硼化物的合金。

10.根据权利要求8的白炽灯，其特征在于，所述纤维或纤维束本身又由金属碳化物或金属碳化物的合金制成的丝所卷绕，所述金属碳化物或金属碳化物的合金选自TaC、HfC、ZrC、NbC、VC、WC、TiC或这些金属碳化物与金属氮化物或金属硼化物的合金。

11.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述芯线由铼、钌、锇或铱所制成，而所述缠绕丝由金属碳化物或金属碳化物的合金所构成，所述金属碳化物或金属碳化物的合金选自TaC、HfC、ZrC、NbC、VC、WC、TiC和任选地金属硼化物和金属氮化物。

12.根据权利要求2的白炽灯，其特征在于，所述缠绕丝是多层地围绕所述芯线卷绕的。

13.根据权利要求11的白炽灯，其特征在于，至少两种不同的由不同的金属或金属合金制成的缠绕丝围绕所述芯线卷绕。

14.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述芯线由钨构成并且所述包线是丝，其由碳化钽，或者由Hf、Zr、Nb、V、W、Ti的金属碳化物或金属碳化物的合金制成，其中任选地在合金中还可含有金属氮化物或金属硼化物。

15.根据权利要求3的白炽灯，其特征在于，所述芯线是由钨制成并且所述包线具有至少两层，其中第一层是由选自起碳扩散阻挡层作用的铼、锇、铱的材料构成的缠绕丝，且第二层和任选地其它层是由金属碳化物或碳化钽与其它金属碳化物、金属氮化物或金属硼化物的合金制成的缠绕丝。

16.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述芯线是用选自铼、锇、铱的金属涂覆的钨丝，其中在所述层上施加缠绕丝，所述缠绕丝由选自金属Ta、Hf、Zr、Nb、V、W、Ti的金属碳化物或金属碳化物、金属氮化物或金属硼化物的合金制成。

17.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述芯线是钨丝，其中所述缠绕丝由三层构成，其中第一层由选自起碳扩散阻挡层作用的铼、锇、铱的材料构成的缠绕丝构成，且第二层是由选自碳纤维或碳层的材料构成的纤维或层，和其中第三层是由选自碳化钽、碳化钽合金、ZrC、HfC、NbC、VC、WC、TiC的金属碳化物或金属碳化物合金构成的缠绕丝。

18.根据权利要求1的白炽灯，其特征在于，所述芯线由铼、锇或铱构成，其中所述芯线首先被作为第二层的碳纤维所包缠或用碳涂覆，且其中作为第三层应用的是由金属碳化物或金属碳化物与其它金属碳化物、金属氮化物、或金属硼化物的合金构成的缠绕丝。

19.一种用来制备根据上述权利要求中任一项的白炽灯的方法，其特征在于，所述高熔点的金属或金属合金首先以未渗碳状态存在于所制成的灯中，并且上述金属或金属合金直到灯点燃时才通过与含碳的填充气反应或通过应用由碳纤维或碳层构成的碳而碳化。

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