DE102007015243A1

DE102007015243A1 - Electric light bulb e.g. halogen lamp, has molybdenum foils that are arranged between outer and inner leads of pinch seal and are processed using laser

Info

Publication number: DE102007015243A1
Application number: DE102007015243A
Authority: DE
Inventors: Axel Bunk; Matthias Dr. Damm; Georg Rosenbauer
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2008-10-02
Also published as: CN201289840Y

Abstract

The halogen light bulb (1) consists of a light emitting structure (3) arranged inside a glass bulb (2) which is air-tightly sealed with a pinch seal (10). The pinch seal comprises the inner leads (4,5) connected to the light emitting structure and outer leads (8,9) led out from the glass bulb. The pinch seal has the molybdenum foils (6,7) that are arranged between the outer and inner leads and are processed using a laser e.g. carbon dioxide laser.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung geht aus von einer Glühlampe mit Leuchtkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen werden für die Allgemeinbeleuchtung, für fotooptische Zwecke und in der Automobilbeleuchtung verwendet.The Invention is based on an incandescent lamp with filament according to the preamble of claim 1. Such Lamps are used for general lighting, for photo-optical purposes and used in automotive lighting.

Stand der TechnikState of the art

Glühlampen und Halogenglühlampen besitzen gegenüber Entladungslampen den Vorteil, dass sie keine hochgiftigen Stoffe wie Quecksilber enthalten und schnell geschaltet werden können. Im Gegensatz zu Entladungslampen und auch LEDs kommen sie ohne komplexe Vorschaltgeräte aus und besitzen eine bessere Farbwiedergabe und sind zudem noch kostengünstiger bezogen auf die erzeugte Lichtmenge.lightbulbs and halogen lamps have opposite discharge lamps the advantage that they are not highly toxic substances such as mercury contained and can be switched quickly. In contrast to discharge lamps and LEDs they come without complex ballasts and have a better color rendering and are also still cost-effective based on the amount of light generated.

Die Lebensdauer von Lampen, bei welchen die Lichterzeugung auf dem Prinzip der Glühemission beruht, wird meist durch die Verdampfung bzw. Zersetzung des Leuchtkörpermaterials bestimmt.The Lifespan of lamps in which the light generation on the principle The glow emission is mostly due to the evaporation or decomposition of the luminous material determined.

So wird die Lebensdauer von Lampen mit Glühkörpern aus Wolfram (d. h. Glühlampen bzw. Halogenglühlampen) meist durch die Verdampfung des Wolframs bestimmt. Daneben gibt es noch eine große Anzahl weiterer Ausfallmechanismen, z. B. Wendelendenkorrosion durch chemischen Angriff eines Halogenzusatzes auf das kältere Wendelende, Durchschmelzen der Wendel nach Entstehung eines Lichtbogens, Versagen der Wendel durch abgleitende Korngrenzen, usw.. Diese Mechanismen spielen jedoch meist nur bei einzelnen Lam pentypen (z. B. ist die Lichtbogenbildung bei einigen besonders hochbelasteten Lampentypen die primäre Ausfallursache) bzw. bei fehlerhaften Lampen (z. B. Lampen mit einem erhöhten Verunreinigungspegel an Sauerstoff) eine Rolle. Die meisten Glühlampen sind so ausgelegt bzw. werden so betrieben, dass das Lebensdauerende letztendlich durch die Wolframverdampfung bestimmt wird. Das abgedampfte Wolfram wird in Richtung der Kolbenwand transportiert.So will increase the life of lamps with incandescent bodies Tungsten (ie incandescent or halogen lamps) mostly determined by the evaporation of tungsten. There are also there are still a large number of other failure mechanisms, z. B. Wendelendenkorrosion by chemical attack of a halogen additive on the colder Wendelende, melting the coil after Formation of an arc, failure of the helix by sliding off Grain boundaries, etc. These mechanisms, however, usually only at individual types of lamellae (for example, the arcing is at some highly loaded lamp types are the primary cause of failure) with faulty lamps (eg lamps with an increased Contamination level of oxygen). Most light bulbs are designed or operated so that the end of life ultimately determined by the tungsten evaporation. The evaporated Tungsten is transported in the direction of the bulb wall.

Ähnlich verhält sich die Situation bei Lampen mit Leuchtkörpern aus Metallcarbid. Lampen mit Leuchtkörpern aus Tantalcarbid haben den Vorteil, dass sie bei um ca. 500 K höheren Temperaturen betrieben werden können als Lampen mit Leuchtkörpern aus Wolfram.Similar The situation is the case with lamps with luminous bodies made of metal carbide. Lamps with tantalum carbide lamps have the advantage of being around 500 K higher temperatures can be operated as lamps with luminous bodies made of tungsten.

Die von einer Glühlampe emittierte Strahlung hängt im wesentlichen von 3 Faktoren ab, nämlich der Leuchtkörpertemperatur T, dem spektralen Emissionsgrad Epsilon und der strahlenden Oberfläche (Stefan-Boltzmann-Gesetz). Bei den Glühlampen sind die beiden ersten beiden Faktoren durch die Schmelztemperatur und den temperatur- und wellenlängenabhängigen spektralen Emissionsgrad Epsilon des Leuchtkörpermaterials begrenzt. Die strahlende Oberfläche einesr Wendeldrahts berechnet sich gemäß der Gleichung: Oberfläche A = pi·Drahtdurchmesser·wirksame Drahtlänge. Ein typischer Wert für eine 12 V 50 W Lampe beträgt ca. 30 mm². Das emittierte Licht ergibt sich aus der emittierten Strahlung durch Bewertung mit der Empfindlichkeit des Auges (dargestellt durch die so genannte V(Lambda)-Kurve). Der größte Teil der von thermischen Strahlern emittierten Leistung entfällt auf das Infrarote, ist also für die Lichterzeugung verloren. Daher ist der Wirkungs grad von Glühlampen gering, d. h. nur ein geringer der zugeführten elektrischen Leistung wird zur Erzeugung von Licht verwandt.The radiation emitted by an incandescent lamp depends essentially on three factors, namely the luminous body temperature T, the spectral emissivity Epsilon and the radiating surface (Stefan Boltzmann law). For incandescent lamps, the first two factors are limited by the melting temperature and the temperature and wavelength-dependent spectral emissivity Epsilon of the filament material. The radiating surface of a helical wire is calculated according to the equation: surface A = pi · wire diameter · effective wire length. A typical value for a 12 V 50 W lamp is approximately 30 mm ² . The emitted light results from the emitted radiation by evaluation with the sensitivity of the eye (represented by the so-called V (lambda) curve). Most of the power emitted by thermal radiators is due to the infrared, so it is lost for the generation of light. Therefore, the efficiency of incandescent lamps is low, that is, only a small amount of the supplied electric power is used to generate light.

Nachteilig auf den Wirkungsgrad wirken sich Verluste aus, die im wesentlichen von der Neben der in in IR-Strahlung umgesetzten Leistung (ca. 60%) spielen weitere Verluste eine Rolle, so z. B. von den die Endenverlusten durch Wärmeleitung (ca. 10%) sowie die en Füllgasverlusten durch Wärmeleitung (ca. 10%) werden. Um die IR-Verluste signifikant zu reduzieren, wurden selektiv IR-Sstrahlung reflektierende Beschichtungen (IRC = infrared reflecting coating) für den Kolben der Glühlampen entwickelt. Die am Kolben reflektierte IR-Strahlung soll möglichst auf den Leuchtkörper zurück reflektiert werden, um dort zur Aufheizung des Leuchtkörpers verwandt zu werden. Dadurch kann im Gegenzug die ein-gebrachte elektrische Leistung reduziert werden. Inwieweit die am Kolben reflektierte IR-Strahlung zurück auf den Glühkörper reflektiert wird, hängt im wesentlichen von geometrischen Faktoren ab. Optimal sind dafür naturgemäß planare Geometrien wie z. B. Wichtig hierbei ist, dass die reflektierende IR-Strahlung auf die Glühwendel fokussiert wird und eine große Absorptionswahrscheinlichkeit für die IR-Strahlung vorliegt, wie z. B. in in DE-A 198 43 853 beschrieben.Disadvantages of the efficiency affect losses, which essentially from the addition of converted into IR radiation power (about 60%) play further losses a role, such. B. of the end losses by heat conduction (about 10%) and the en Füllgasverlusten by heat conduction (about 10%). In order to reduce the IR losses significantly, IR-reflecting coatings (IRC) for the bulb of the incandescent lamps were developed selectively. The IR radiation reflected on the piston should be reflected back onto the luminous element as much as possible in order to be used there to heat the luminous element. This can be reduced in return the introduced electrical power. The extent to which the IR radiation reflected on the bulb is reflected back to the incandescent body depends essentially on geometric factors. Optimal are naturally planar geometries such. B. Important here is that the reflective IR radiation is focused on the filament and a large probability of absorption for the IR radiation is present, such. Am in DE-A 198 43 853 described.

Besonders drastisch hinsichtlich einer Vergrößerung der Effizienz von Glühlampen wirkt sich aus, wenn man die Temperatur des Leuchtkörpers vergrößern kann. Hierbei kommt zum tragen, dass zum einen dem (um die Emissivität des Materials korrigierten) Stefan-Boltzmann Gesetz folgend die insgesamt emittierte Strahlung mit etwa der vierten Potenz der Leuchtkörpertemperatur ansteigt. Der Anstieg des emittierten Lichts ist noch viel größer, weil ein immer größerer Bruchteil der insgesamt emittierten Strahlung auf den sichtbaren Spektralbereich entfällt (Wienscher Verschiebungssatz). Bei Leuchtkörpern aus Wolfram kommt noch hinzu, dass der Emissionskoeffizient im sichtbaren Spektralbereich größer ist als im IR. So nimmt bei Glühlampen mit Leuchtkörpern aus Wolfram das emittierte Licht typischerweise mit etwa der 9. Potenz der Temperatur zu.Especially drastically in terms of increasing the Efficiency of incandescent bulbs affects the temperature of the luminous body can increase. in this connection comes to bear that on the one hand (to the emissivity corrected the material) Stefan Boltzmann law following the total emitted radiation with about the fourth power of the luminous body temperature increases. The increase in emitted light is much greater because an ever larger fraction of the total emitted radiation on the visible spectral range deleted (Wienscher shift theorem). For tungsten lamps Add to this the fact that the emission coefficient in the visible spectral range is larger is as in the IR. So takes in incandescent bulbs of tungsten, the emitted light is typically about 9. Potency of the temperature too.

Zur Will man eine weiteren Effizienzverbesserung bei Glühlampen kannmuss man Tantalkarbid oder andere Metallkarbide, -nitride oder -boride als Filamentmaterial verwenden, welche einen höheren Schmelzpunkt als Wolfram aufweisen und daher bei erhöhter Temperatur betrieben werden können. Z. B. hat Tantalkarbid, das gegenüber dem Wolfram Vorteile sowohl eine um ca, 500 K höherebei der Schmelztemperatur als auch einen um ca. 30% höheren spektralen Emissionsgrad (bei ca. 3000 K) besitzt.to If you want a further efficiency improvement in incandescent lamps can tantalum carbide or other metal carbides, nitrides or Use boride as filament material, which has a higher melting point as tungsten and therefore at elevated temperature can be operated. For example, tantalum carbide has that opposite The tungsten benefits both by about 500K higher the melting temperature as well as about a 30% higher spectral emissivity (at about 3000 K) has.

Die Glühlampen mit den höchsten Effizienzen sind daher Tantalkarbidlampen, deren Glas- oder evtl. auch Keramikkolben ähnlich wie bei den bekannten Wolfram IRC-Lampen mit einer wärmereflektierenden dichroitischen Mehrfach-Schicht versehen ist. Mit diesen genannten Maßnahmen sind bei Halogenglühlampen Effizienzen von bis zu 50 lm/Watt bei einer Referenzlebensdauer von 1000 h möglich.The Light bulbs with the highest efficiencies are therefore Tantalum carbide lamps, their glass or possibly ceramic pistons similar as with the known tungsten IRC lamps with a heat-reflecting Dichroic multiple layer is provided. With these mentioned Measures are in halogen bulbs efficiencies of up to 50 lm / watt with a reference service life of 1000 h.

Bei der Auslegung von Leuchtkörpern ist man zunächst bestrebt, die Vorgabewerte für die lichttechnischen Daten einzustellen. Die wichtigsten Größen hierfür sind für den elektrischen Widerstand wirksamer Querschnitt, die wirksame Leiterlänge sowie die strahlende Oberfläche. Vergrößert man unter sonst gleichen Randbedingungen (Geometrie, Füllgas, Fülldruck, usw.) die strahlende Oberfläche, so kommt es zu einer Absenkung der Temperatur des Glühkörpers. Insgesamt wird bei konstanter angelegter Spannung weniger Strahlung bzw. Licht emittiert, weil der Effekt der Absenkung der Leuchtkörpertemperatur denjenigen der Vergrößerung der strahlenden Oberfläche überkompensiert. D. h. die Lichtausbeute sinkt ab. Möchte man den Lichtstrom wieder auf den Ausgangswert korrigieren, so muss man das Verhältnis aus wirksamen Leiterquerschnitt und wirksamer Leiterlänge vergrößern, was sich hinsichtlich einer Reduzierung der wirksamen Leiterlänge nutzen lässt. Auf diese Weise kann man Leuchtkörper kompakter auslegen, was zu einer Erhöhung der Leuchtdichte führt und somit vorteilhaft für Anwendungen in optischen Systemen ist.at The interpretation of lighting is one first strives to adjust the default values for the photometric data. The most important sizes for this are the electrical resistance effective cross section, the effective Ladder length and the radiating surface. increases under otherwise identical conditions (geometry, filling gas, Filling pressure, etc.) the radiating surface, so comes it leads to a lowering of the temperature of the mantle. Overall, with constant applied voltage less radiation or light emitted because of the effect of lowering the luminaire temperature overcompensating those of the magnification of the radiating surface. Ie. the luminous efficacy drops. Do you want the luminous flux correct it back to baseline, so you have the ratio from effective conductor cross-section and effective conductor length Enlarge, what about a reduction use the effective conductor length. To this Way you can interpret filament compact, resulting in an increase in luminance leads and thus advantageous for applications in optical systems.

Bei Gebrauch von herkömmlichen Glühwendeln, welche aus einem einfach oder mehrfach verwickelten Leuchtdraht bestehen, kann man die drei Größen (1) elektrisch wirksamer Leuchtkörperquerschnitt, (2) wirksame Leuchtkörperlänge und (3) strahlende Oberfläche nicht unabhängig voneinander einstellen, weil durch die Geometrie des Drahtes die Verhältnisse zwischen den Größen zum Teil festgelegt sind. Man hat nur die zwei Parameter Drahtradius und Drahtlänge zur Einstellung der drei Größen wirksamer Querschnitt, wirksame Länge und strahlende Oberfläche zur Verfügung. Die Wahl der wirksamen Drahtlänge kann trivialerweise unabhängig von den anderen Größen erfolgen. Nach der Festlegung der wirksamen Drahtlänge ist jedoch das Verhältnis aus strahlender Oberfläche und dem Drahtquerschnitt durch den Radius festgelegt. Daraus folgt, dass man geometrische Änderungen an der Geometrie des Leuchtkörpers vornehmen muss, um die drei wichtigen Größen Leiterlänge, Leiterquerschnitt und strahlende Oberfläche unabhängig voneinander einzustellen, d. h. zu entkoppeln.at Use of conventional filaments, which consist of a single or multiple entangled light wire, One can make the three sizes (1) more electrically effective Illuminant cross-section, (2) effective filament length and (3) radiating surface is not independent adjust because of the geometry of the wire the conditions between the sizes are partly fixed. You only have the two parameters wire radius and wire length for setting the three sizes effective cross section, effective length and radiant surface available. Trivially, the choice of effective wire length can be independent of the other sizes. After fixing however, the effective wire length is the ratio from radiant surface and the wire cross-section through set the radius. It follows that you have geometric changes to make the geometry of the filament to the three important sizes of conductor length, conductor cross-section and radiant surface independently to adjust, d. H. to decouple.

Eine Möglichkeit, die drei genannten Größen zumindest in einem eingeschränkten Werte-Bereich zu entkoppeln und den Leuchtkörper in oben beschriebener Weise kompakter auszulegen, besteht im Gebrauch von Umspinnungswendeln wie z. B. in US-A 3 237 284 beschrieben. Weitere Optionen zur Vergrößerung der strahlenden Oberfläche gegenüber den Verhältnissen bei einem verwendlelten Draht sind:

– Eingeprägte Rillen in den Draht;
– Oberflächenbeschichtung des Drahtes mittels CVD und PVD. Hier kommt es zu einer Vergrößerung der strahlenden Fläche aufgrund der „raueren" Oberfläche;
– Betrieb an Gleichstrom, wodurch sich facettenartige Kornstruktur bzw. Sägezahnstruktur ausbildet;
– Schuppige Oberfläche durch Reduktion von anhaftendem Wolframoxid.

One way to decouple the three sizes mentioned at least in a limited range of values and to make the luminaire more compact in the manner described above, consists in the use of Umspinnungswendeln such. In US-A 3,237,284 described. Further options for increasing the radiating surface in relation to the conditions for a wire used are:

- Embossed grooves in the wire;
- Surface coating of the wire by means of CVD and PVD. Here, there is an increase in the radiating surface due to the "rougher"surface;
Operation on direct current, whereby a faceted grain structure or sawtooth structure is formed;
- Flaky surface due to reduction of adherent tungsten oxide.

Alle diese genannten Verfahren zur Strukturierung der Oberfläche sind jedoch aufwändig und weisen zum Teil nur eine geringe Flexibilität auf. Das mechanische Einprägen von Rillen ist relativ unflexibel; zudem besteht das Risiko einer weiteren Schädigung des Drahtes. Eine Oberflächenbeschichtung mittels CVD oder PVD ist sehr aufwändig; zumindest zur alleinigen Vergrößerung der Oberfläche ist dieser Aufwand nicht gerechtfertigt. Eine Vergrößerung der Oberfläche durch Betrieb des Leuchtdrahtes an Gleichspannung ist wegen der dazu erforderlichen langen Zeiten unpraktikabel, zudem bilden sich dabei zum Teil Einkerbungen, welche zur Ausbildung von Hot Spots Anlass geben. Der durch Reduktion von Wolframoxiden erzeugte Draht mit Wolframschuppen auf der Oberfläche lässt sich nur meist nur schwer verarbeiten, zudem ist eine definierte Vergrößerung der Oberfläche schwierig. Die am ehesten anwendbare Methode ist der Gebrauch von Umspinnungswendeln.All these methods for structuring the surface However, they are complex and sometimes have only a small amount Flexibility. The mechanical impressions of Grooves is relatively inflexible; There is also the risk of another Damage to the wire. A surface coating by means of CVD or PVD is very expensive; at least for the sole Enlargement of the surface is this effort not justified. An enlargement of the surface by operation of the light wire to DC voltage is because of necessary for long periods unpractical, also form partly notches, which lead to the formation of hot spots To give reason. The wire produced by reduction of tungsten oxides with tungsten scales on the surface can be Only usually difficult to process, also is a defined increase in the Surface difficult. The most applicable method is the use of wrapping spirals.

Im Lampenbetrieb kommt es zu einem langsamen Zusammenschmelzen der Strukturen. Dieses Zusammenschmelzen erfolgt umso schneller, je höher die Temperatur ist. D. h. die Vorteile der Strukturierung der Oberfläche bestehen insbesondere zu Beginn der Brenndauer. Je geringer das Ausmaß der Modifikation der Oberfläche ist, um so schneller kommt es zu einem Zusammenschmelzen der Strukturen und einem Verlust der beschriebenen Vorteile. Z. B. sintern auf der Oberfläche des Leuchtdrahts abgelagerte Wolframschuppen innerhalb kurzer Zeiten (meist einiger Minuten) mit dem Wolframdraht zusammen, während die Vorteile einer Umspinnungswendel länger bestehen bleiben.During lamp operation, the structures melt together slowly. This melting occurs the faster the higher the temperature. Ie. the advantages of structuring the surface exist in particular at the beginning of the burning time. The smaller the extent of modification of the surface, the faster the fusion of the structures and a loss of the described advantages. For example, tungsten scales deposited on the surface of the light wire sinter within a short time (usually a few minutes) with the tungsten wire together, while the benefits of a Umspinnungswendel remain longer.

Ein Nachteil bei allen als Wendel ausgelegten Leuchtkörpern stellt die sogenannte Strahlungsschwärzung dar. Zur Erläuterung dieses Effekts muss zunächst angeführt werden, dass es sich bei den meisten zur Lichterzeugung verwandten Materialien wie Wolfram oder Metallkarbiden um „Selektivstrahler" handelt. D. h. ein mit gegenüber dem schwarzen Strahler erhöhter Anteil der insgesamt emittierten Strahlung wird im Sichtbaren emittiert und dafür weniger Leistung als IR-Strahlung „verschwendet". Wird von einem verwendelten Leuchtdraht Strahlung in das Wendelinnere reflektiert, so wird diese Strahlung an anderen Windungen zum Teil reflektiert, zum Teil auch absorbiert und reemittiert. Dadurch kommt es zu einem Verlust der Selektivstrahlereigenschaften, d. h. das emittierte Spektrum gleicht mehr und mehr demjenigen des schwarzen Strahlers. Bei solchen verwendelten Glühdrähten könnte man einer Ver-ringerung der Strahlungsschwärzung durch eine Vergrößerung der Wendelsteigung erreichen. Dies würde jedoch der Forderung nach einem kompakten Leuchtkörper widersprechen. Zusätzlich erhöht sich die Wärmeableitung an die Gasphase.One Disadvantage in all designed as a filament lights represents the so-called radiation blackening. For explanation this effect must first be stated that most of the materials used to produce light, such as Tungsten or metal carbides to "selective radiator" is. Ie. one with with respect to the black spotlight increased Proportion of the total emitted radiation is emitted in the visible and less "wasted" power than IR radiation. Is radiation from a used light wire in the coil inside reflected, so this radiation is at other turns in part reflected, partly absorbed and reemitiert. This comes it leads to a loss of selective radiating properties, i. H. the emitted spectrum more and more resembles that of black Radiator. In such used glow wires could one of a reduction of the radiation blackening reach by increasing the helical pitch. However, this would require a compact luminaire disagree. In addition, the heat dissipation increases to the gas phase.

Die oben aufgeführten Optionen zur Vergrößerung der strahlenden Oberfläche (d. h. Umspinnungswendeln, eingeprägte Rillen, Oberflächenbeschichtungen, DC-Betrieb, W-Schuppen auf der Oberfläche) sind zum Teil auch mit einer Zunahme der Strahlungsschwärzung verbunden, verursacht durch den Transport von Strahlung zwischen den einzelnen Strukturen der Oberfläche. Sie betreffen zudem meist die gesamte Drahtoberfläche, d. h. auch die in das Wendelinnere emittierte Strahlung. An dieser Stelle besteht somit ein Verbesserungspotenzial, da eine verstärkte Ab-strahlung in das Wendelinnere meist keine Vorteile bringt. Wünschenswert ist eine selektive Verstärkung der Abstrahlung in die äußere Umgebung der Wendel.The options listed above for enlargement the radiating surface (i.e., wrapping spirals, embossed Grooves, surface coatings, DC operation, W flakes on the surface) are partly with an increase of Radiation blackening connected, caused by the transport of radiation between the individual structures of the surface. They also mostly affect the entire wire surface, d. H. also the radiation emitted into the helix interior. At this There is therefore room for improvement as there is an increased Radiation into the spiral inside usually brings no advantages. Desirable is a selective amplification of the radiation into the external environment the helix.

Optimal hinsichtlich einer Vermeidung einer Strahlungsschwärzung ist die Verwendung von planaren Leuchtkörpergeometrien. Durch Variation der Dicke des „Leuchtbands" kann der wirksame Querschnitt unabhängig von der Größe der strahlenden Oberfläche variiert werden; im Gegensatz zu Leuchtdrähten, wo das Verhältnis aus Querschnitt und strahlender Oberfläche nach Festlegung der wirksamen Länge durch den Radius festgelegt ist. Allerdings ist die theoretisch für solche bandförmigen Leuchtkörper gegebene Flexibilität dadurch beschränkt, dass sich sehr dünne Bänder mit Dicken deutlich unter 10 μm nur noch schwer handeln lassen. Diese sogenannten „Bandlampen" sind allerdings sehr ungünstig hinsichtlich der auf die große Fläche zurückzuführenden großen Wärmeverluste sowie der großen Stoff-transportraten über das Füllgas, die den Vorteil der Abwesenheit der Strahlungs-schwärzung weit überkompensieren. Somit werden Bandlampen bisher nur für Sonderanwendungen eingesetzt werden, vgl. die auf dem Markt erhältlichen „wissenschaftlichen" Lampen für Kalibrationszwecke. Eine weitere Anwendung wird beschrieben in M. Tuma, K. King, L. Kim, R. Hansler, E. Jones, T. George, „MEMS Incandescent Light Source", Proceedings of SPIE Vol. 4134 (2000) . Hier wird z. B. mittels naßchemischer Verfahren ein aus einem spiralförmig verwickelten Band bestehender Leuchtkörper erzeugt, der in einer Flachlampe betrieben wird. Der Leuchtkörper wird bei ca. 2650 K betrieben. Die Lampe wird für wissenschaftliche Anwendungen in der Raumfahrt eingesetzt. In US 6259193 werden bandförmige Leuchtkörper beschrieben, bei denen ein Band aus Leuchtkörpermaterial z. B. so aus einer „Platte" herausgeschnitten wird, dass man einen mäanderförmigen Verlauf des Bandes erhält. Der Breite des Bandes kann dabei so variert werden, dass man eine möglichst gleichmässige Temperaturverteilung längs des Bandes erhält. Alternativ können auch „Slots" im Band eingebracht werden, welche die Stromdichte z. B. nahe der Enden des Bands erhöhen. Die aus mäanderförmigen Bändern bestehende Glühkörper müssen nicht eben sein, sondern können auch leicht gekrümmt sein. Eingesetzt werden diese Glühkörper vor allem zur Glühemission von Elektronen in den jeweiligen Anwendungen, z. B. in Röntgenröhren. In neuester Zeit besteht wieder ein spezielles Interesse an planaren Leuchtkörpern im Zusammenhang mit der Nutzung des IRC-Effekts, vgl. DE 198 43 853 . Wie dort beschrieben ist die planare Geometrie optimal hinsichtlich einer Nutzung des IRC-Effekts, weil sich so ein größerer Bruchteil der vom Schichtsystem auf der Kolbenwand reflektierten IR-Strahlung auf den Leuchtkörper zurückwerfen lässt. gäußere 1.Optimal for avoiding radiation blackening is the use of planar luminaire geometries. By varying the thickness of the "luminescent band", the effective cross section can be varied independently of the size of the radiating surface, unlike luminous wires, where the ratio of cross section and radiating surface is determined by the radius after fixing the effective length Flexibility given for such band-shaped luminous bodies is limited by the fact that very thin strips with thicknesses well below 10 μm are difficult to handle. However, these so-called "bandlamps" are very unfavorable with regard to the large heat losses attributable to the large surface area and the large material transport rates on the filling gas, which overcompensate the advantage of the absence of radiation blackening far. Thus, band lamps have so far been used only for special applications, cf. the "scientific" lamps available on the market for calibration purposes M. Tuma, K. King, L. Kim, R. Hansler, E. Jones, T. George, "MEMS Incandescent Light Source", Proceedings of SPIE Vol. 4134 (2000) , Here is z. Example, by means of wet-chemical method a generated from a spirally entangled ribbon lighting fixture is produced, which is operated in a flat lamp. The luminaire is operated at approx. 2650 K. The lamp is used for scientific applications in space travel. In US 6259193 Band-shaped luminous bodies are described in which a band of filament material z. The width of the strip can be varied in such a way that a uniform temperature distribution along the strip is obtained, or "slots" can also be introduced in the strip be, which the current density z. B. increase near the ends of the tape. The consisting of meandering bands incandescent body need not be flat, but can also be slightly curved. These incandescent bodies are mainly used for the glow emission of electrons in the respective applications, eg. B. in x-ray tubes. Recently there has again been a special interest in planar illuminants in connection with the use of the IRC effect, cf. DE 198 43 853 , As described there, the planar geometry is optimal with respect to a use of the IRC effect, because a larger fraction of the IR radiation reflected by the layer system on the bulb wall can thus be reflected back onto the luminous element. Sales 1.

Die Lichtemission wird über den temperaturabhängigen spektralen Emisionsgrad und die Oberflächenbeschaffenheit des Drahtes sowie Wendelgeometrie bestimmt.The Light emission is over the temperature dependent spectral degree of emission and the surface condition of the wire and helix geometry.

Die Temperatureinfluss auf die Gesamtstrahlungsemission im Bereich 400–800 nm wird im Nachfolgenden nicht weiter beschrieben. Erhöht man die Temperatur, wird zwar gemäß dem Planckschen Strahlungsgesetz die Effizienz verbessert, aber es kommt in der Regel zu dem anfangs beschriebenen beschleunigten Hot-Spot-Ausfallmechanismus und damit zu einer verkürzten Lebensdauer.The Temperature influence on the total radiation emission in the range 400-800 nm will not be described further below. Elevated the temperature, according to the Planck radiation law The efficiency improves, but it usually comes at the beginning described accelerated hot spot failure mechanism and thus to a shortened life.

Der Vollständigkeit halber soll erwähnt werden, dass sich auch die Emissivität des Materials durch eine Feinstrukturierung der Oberfläche erhöhen lässt. Dazu ist die Erzeugung von Strukturen im sub-μm Bereich erforderlich („Nanotechnologie"). Z. B. lässt sich die Emissivität von Wolfram durch Ionenätzen deutlich erhöhen, vgl. z. B. US 5 152 870 und dem dort zitierten Stand der Technik. Aller dings verschwinden diese feinen Strukturen bei Verwendung von Wolfram als Glühmaterial beim Erhitzen auf typische Betriebstemperaturen von Glühkörpern sehr schnell, so dass diese Technik für praktische Anwendungen an Glühlampen weniger nicht geeignet ist.For the sake of completeness it should be mentioned that the emissivity of the material can also be increased by a fine structuring of the surface. This requires the generation of structures in the sub-μm range ("nanotechnology"), eg the emissivity of tungsten can be determined by Io increase significantly, cf. z. B. US 5,152,870 and the cited prior art. However, when tungsten is used as a glow material when heated to typical operating temperatures of incandescent bodies, these fine structures disappear very quickly, so that this technique is less suitable for practical applications on incandescent lamps.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Glühlampe bereitzustellen mit verbesserter Emissivität des Leuchtkörpers.The The object of the present invention is an incandescent lamp to provide with improved emissivity of the filament.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.These Task is solved by the characterizing features of claim 1.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Especially advantageous embodiments can be found in the dependent Claims.

Eine weitere Aufgabe ist es, dafür geeignete Verfahren anzugeben.A Another task is to specify suitable methods.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 15 bzw. 17.These Task is solved by the characterizing features of claim 15 or 17.

Inhalt Ziel der Aufgabenstellung Erfindung ist es daher, bei gleichbleibender Temperatur des Leuchtkörpers (z. B. bei Wolframlampen 26700 K bis 3400 K, bei Tantalkarbidlampen 3000 K bis 3600 K) die Lichtemission durch eine vergrößerte Oberfläche zu steigern, bzw. in eine bevorzugte Richtung zu Vlenken. Diese bevorzugte Richtung ist meist nach außen in Richtung des Glaskolbens und des evtl. vorhandenen Reflektorsystems. zu einer weiteren Entkopplung der wichtigen Größen wirksamer Querschnitt, strahlender Oberfläche und wirksamer Leiterlänge zu gelangen mit den Zielen

– einer kompakteren Auslegung des Leuchtkörpers (Erhöhung de Leuchtdichte);
– einer Verringerung der Strahlungsschwärzung;
– einer Erhöhung der Lebensdauer.

The object of the invention is therefore to increase the light emission by an increased surface area, or in a preferred direction, while keeping the temperature of the luminous element constant (for example, 26700 K to 3400 K for tungsten lamps, 3000 K to 3600 K for tantalum carbide lamps) to Vlenken. This preferred direction is usually outward in the direction of the glass bulb and the possibly existing reflector system. to further decouple the important sizes of effective cross section, radiating surface and effective conductor length to arrive at the targets

A more compact design of the luminous element (increase in luminance);
- a reduction of radiation blackening;
- An increase in the life.

Die Lichtaustrittsfläche einer Wolfram- bzw. Metallcarbidglühwendel kann durch Vergrößerung der strahlenden Leuchtkörperoberfläche erhöht werden. Bei der Laserstrukturierung gelingt es analog wie bei einer Umspinnungswendel Erfin-dungsmeldung OSRAM DExxxxx die Leuchtdichte zu erhöhen oder dieselbe Leuchtdichte bei geringerer Leuchtkörpertemperatur zu erreichen. Bei der Strukturierung mittels Laser werden Strukturen auf der Leuchtkörperoberfläche erzeugt, z. B. Schraubenlinien, siehe 1. Dadurch kommt es zu einer Vergrößerung der strahlenden Oberfläche wie bei der Umspinnungswendel. Das Erreichen hoher Leuchtdichten ist insbesondere für den Gebrauch der Lampen in Reflektoren oder optischen Projektionssystemen interessant. Hierbei wird der abgestrahlte Lichtstrom vergrößert (Messeinheit Lumen). Wird dabei der Leitungsquerschnitt des Leuchtdrahtes nicht maßgeblich vergrößert oder verkleinert, bleiben die Strom- und Widerstandskennwerte annähernd gleich. Somit ist die Erhöhung der Leuchtkörperoberfläche mit einer Erhöhung der Effizienz (Lichtausbeute) bei gleichbleibender Leuchtkörpertemperatur verbunden.The light exit surface of a tungsten or Metallcarbidglühwendel can be increased by increasing the radiating filament surface. In laser structuring, it is possible to increase the luminance or to achieve the same luminance at a lower luminaire body temperature, analogously to a wrapping coil OSRAM DExxxxx. When structuring by means of laser structures are produced on the luminous body surface, for. B. helices, see 1 , This leads to an enlargement of the radiating surface as in the case of the wrapping coil. The achievement of high luminance is of particular interest for the use of the lamps in reflectors or optical projection systems. Here, the radiated luminous flux is increased (measuring unit lumen). If the line cross section of the light wire is not significantly increased or decreased, the current and resistance characteristics remain approximately the same. Thus, the increase in the luminous body surface is associated with an increase in efficiency (luminous efficacy) at constant luminaire body temperature.

Bei der Laserstrukturierung sind solche Strukturen zu bevorzugen, durch die der wirksame Querschnitt längs des Leiters an jedem Ort des Leuchtkörpers um denselben Bruchteil verändert wird. Z. B. sollte bei einem verwendelten Leuchtdraht der wirksame Querschnitt nach der Laserstrukturierung an jedem Ort gleich bzw. nur geringfügig verschieden sein. Gegebenenfalls gewünschte Änderungen sollten langsam und kontinuierlich erfolgen. Lokal begrenzte deutliche Verringerungen des Querschnitts müssen vermieden werden. Anderenfalls steigt die Neigung zu einer raschen Ausbildung von „Hot Spots" an den Stellen mit lokal verringertem Querschnitt.at Laser structuring is to favor such structures by the effective cross section along the conductor at each Location of the filament is changed by the same fraction. For example, for a lighted wire used, the effective cross section should be after the laser structuring at each location the same or only slightly to be different. If necessary, desired changes should be slow and continuous. Locally limited distinct Reductions in the cross section must be avoided. Otherwise, the propensity for rapid training of "Hot Spots "in places with locally reduced cross-section.

Nachteilig bei den bekannten Techniken zur Erhöhung der Filamentoberfläche wie z. B. Umspinnungswendel, schuppiger Filamentdraht durch Reduktion lose anhaftender Metalloxide, facettenkornstrukturierter/sägezahnstrukturierter Draht durch Gleichstrombetrieb, mechanisch vorgeprägter oder PVD und CVD-beschichteter Filamentdraht ist die gleichmäßige Vergrößerung der Drahtoberfläche über den gesamten Umfang des Drahtes. Wickelt man diese vorher präparierten Drähte zu einer Wendel, vergrößert sich die Leuchtkörperoberfläche auch nach innen zur Leuchtkörperinnenseite, wo die abgestrahlte Energie relativ wenig zur Lichterzeugung beiträgt. Hier ist eine raue, große Oberfläche sogar nachteilig, da diese erhöhte Strahlung lediglich zur verstärkten Wärmeentwicklung und Überhitzung im Inneren des Filaments führt. Zusätzlich tritt verstärkt das oben beschriebene sogenannte Phänomen der „Strahlungsschwärzung" auf:
Reines Wolfram, welches als Leuchtkörpermaterial bevorzugt zur Anwendung kommt, besitzt aufgrund der Temperaturabhängigkeit seines spektralen Emissionskoeffizienten bei gleicher Temperatur eine um 40% höhere Lichtausbeute als der schwarze Strahler. Dieser Selektivitätsgewinn geht beim Wendeln des Drahtes durch die Ausbildung einer Art „Hohlkörpers" teilweise verloren.A disadvantage of the known techniques for increasing the filament surface such. B. Umspinnungswendel, flaky filament by reduction of loosely adhering metal oxides, facet-structured / sawtooth-structured wire by DC operation, mechanically pre-stamped or PVD and CVD-coated filament is the uniform enlargement of the wire surface over the entire circumference of the wire. If these previously prepared wires are wound into a helix, the luminous body surface also increases inwards toward the inside of the luminaire, where the radiated energy contributes relatively little to the generation of light. Here, a rough, large surface is even disadvantageous, since this increased radiation only leads to increased heat generation and overheating inside the filament. In addition, the so-called phenomenon of "blackening of radiation" described above occurs increasingly:
Pure tungsten, which is preferably used as a luminous body material, due to the temperature dependence of its spectral emission coefficient at the same temperature has a 40% higher light output than the black radiator. This gain in selectivity is partially lost during the winding of the wire by the formation of a kind of "hollow body".

Im Extremfall wird aufgrund der großen Oberfläche mehr Wärmeenergie abgestrahlt, als eine glatte Oberfläche abstrahlen wurde. Die Effizienz der Lampe nimmt dadurch ab, da von Außen mehr Energie zugeführt werden muß um die gleiche Lichtleistung zu erzeugen. Ein Großteil der Energie wird auf der Innenseite des Filaments oder zwischen den einzelnen Windungen emittiert und aufgrund dieser Mehrfachreflexionen wirkt die Wendel eher als schwarzer Strahler und der Selektivitätsgewinn der Lichtemission von Wolfram geht somit verloren.In extreme cases, due to the large surface area, more heat energy is emitted than was emitted by a smooth surface. The efficiency of the lamp decreases, since more energy has to be supplied from outside to produce the same light output. Much of the energy is emitted on the inside of the filament or between the windings, and because of these multiple reflections, the filament acts as a black spotlight and the selectivity gain of the filament Light emission from tungsten is thus lost.

Bei der Laserstrukturierung kann der abgespulte Glühdraht kurz vor dem Wickeln oder nach dem Wendelwickeln berührungslos so bearbeitet werden, dass die Oberflächenvergrößerung des Filaments gezielt auf der Außenseite eingebracht wird. Dadurch ist es möglich die Emission gezielt von der Lampenachse weg hin zum Kolben und ggf. zum Reflektorsystem zu leiten. Es wird somit ein größerer Bruchteil der Strahlung von der Lampenachse weg nach „außen" emittiert; die Strahlungsschwärzung lässt sich zwar nicht abschalten, spielt aber eine geringere Rolle. Die Laserstrukturierung bietet also eine viel größere Flexibilität als die oben beschriebenen etablierten Verfahren.at the laser structuring, the unwound filament can be short before winding or after helical winding contactless be edited so that the surface enlargement of the filament is introduced specifically on the outside. Thereby Is it possible to target the emission from the lamp axis away to the piston and possibly to the reflector system. It will thus a larger fraction of the radiation from the lamp axis emitted to the "outside"; Although radiation blackening can not be switched off, but plays a minor role. The laser structuring offers So a much greater flexibility than the established methods described above.

Möglich ist aber auch, dass die fertig gewickelte Wendel während sich diese anschließend um die Längsachse gedreht wird, mittels Laser (kurze Pulse, hohe Pulsfrequenz) an der Außenseite mit Linien, Punkten, etc... strukturiert wird.Possible but is also that the finished wound coil during These then rotated around the longitudinal axis is, by laser (short pulses, high pulse rate) on the outside is structured with lines, points, etc ...

Der Vorteil einer nach dem Wickeln lLaserstrukturierten Wendel ist die Möglichkeit, dass man nur die mittleren heißen Windungen mittels Laser strukturiert und diese durch die vergrößerte Oberfläche und damit auch erhöhte Emission stärker gekühlt werden. Dies trägt kann zur Glättung des Inhomogenen Temperaturprofils längs der Wendel bei und damit auch zur Lebensdauerverlängerung. Die Ausbildung von Hot-Spots wird damit analog den Erfindungsmeldungen „modulierte Steigung" und „modulierte Drahtdicke" verzögert, was einer Lebensdauererhöhung gleichkommt.Of the The advantage of a helically structured coil after winding is the Possibility to name only the middle one Windings structured by laser and this through the enlarged Surface and thus increased emission stronger be cooled. This helps to smooth Inhomogeneous temperature profile along a helix and thus also for life extension. Training of hot spots is thus analogous to the invention messages "modulated Slope "and" modulated wire thickness "delayed, which equates to a lifespan increase.

Ein weiterer Vorteil von eingebrachten regelmäßigen Störungen im Filament-materials ist, dass zufällige aus der Fertigung herrührende Störungen „überdeckt" werden.One further advantage of introduced regular Disturbances in filament materials is that random manufacturing faults "covered" become.

Im Laufe der Brennzeit kommt es durch zum Teil über die Gasphase ablaufende Umlagerungsvorgänge zu einer Nivellierung der auf der Oberfläche angebrachten Strukturen, d. h. die Strukturen auf der Oberfläche „schmelzen" allmählich zusammen. Daher wird die Laserstrukturierung – wie auch die Technik der Umspinnungswendel – bevorzugt bei Lampen mit einer relativ hohen Leuchtdichte und relativ kurzer Lebensdauer eingesetzt.in the During the burning time, it comes partly through the gas phase ongoing stock transfer operations to a leveling of the surface-mounted structures, d. H. the structures on the surface gradually "melt" together. Therefore, the laser structuring - as well the technology of Umspinnungswendel - preferred in lamps with a relatively high luminance and relatively short life used.

Im Gegensatz zu US 5 152 870 , bei der Mikrostrukturen mittels Masekntechnik erzeugt werden und nur der abgeschiedene Maskenfilm mittels Laser bearbeitet wird, wird erfindungsgemäß das hochschmelzende Filamentmaterial im Makrobereich, also typisch in Größenordnungen von mehr als 1 μm, ohne Mastkentechnik direkt mit dem Laser abgetragen. In speziellen Ausführungsformen kann eine zusätzliche hochschmelzene Schicht aufgetragen auf das Filamentmaterial aufgetragen werden und dann noch per Laser eingebrannt werden, ohne dass dafür die umständliche Masekntechik benutzt werden müsste.In contrast to US 5,152,870 , are produced in the microstructures by means of Masekntechnik and only the deposited mask film is processed by laser, according to the invention, the high-melting filament material in the macro range, so typically orders of magnitude greater than 1 micron, removed without Mastkentechnik directly with the laser. In specific embodiments, an additional refractory layer may be applied to the filament material and then laser baked without the need for the cumbersome masking technique.

Zusammengefasst sind folgende Vorteile der Laserstrukturierten Oberfläche zu nennen:

a) Vergrößerte Filamentoberfläche, damit eine Vergrößerung der Leuchtdichte höhere Emission bei gleicher Leitungslänge = höhere Leuchtdichte
b) Gezielte Vergrößerung der Emission nach Außen vom Filament weg, Erhöhung der Selektivität der spektralen Emission im Vergleich zur reinen Wendel durch relativ weniger Reflexionen innerhalb des Leuchtkörpers.

weil die in das innere emittierte Strahlung eine geringere Rolle spielt. Abschwächung der Strahlungsschwärzung des Effekts „schwarzer Strahler" bei der Wendelgeometrie Verwendung von gewendelten Leuchtkörpern.

c) Glättung von zufällig vorhandenen Drahtstörungen durch Überdeckung mit nachträglich eingebrachten regelmäßigen Laserstrukturen
d) Glättung des Temperaturprofils längs der Wendel durch Erhöhung der Emission in der Mitte der Wendel an der heißesten Stelle

In summary, the following advantages of the laser-structured surface can be mentioned:

a) Enlarged filament surface, so that an increase in the luminance higher emission with the same cable length = higher luminance
b) Targeted increase in emission to the outside of the filament, increasing the selectivity of the spectral emission compared to the pure helix by relatively fewer reflections within the luminous body.

because the radiation emitted into the interior plays a lesser role. Reduction of the radiation blackening of the effect "black spotlight" in the spiral geometry Use of coiled illuminants.

c) Smoothing of random wire interference due to overlap with subsequently introduced regular laser structures
d) Smoothing the temperature profile along the helix by increasing the emission in the middle of the helix at the hottest point

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben:
Technisch kann ein Nd-YAG oder CO2-Laser mit extrem kleinen Fokusdurchmesser (< 100 μm) und hoher Laserleistung im Fokus verwendet werden. Meist wird der Laser im Pulsbetrieb bei Frequenzen von > 10 kHz und Leistungsbereich im Bereich 10–1050 Watt betrieben. Die Erzeugung der Oberflächenstruktur geschieht über die Sublimation des eErhitzen Filamentmaterials (z. B. bei Wolfram über Wolframoxid, bei Tantal- oder Tantalkarbid über Tantaloxid und CO2) in Luftatmosphäre. Die Tiefe des Abtrags bewegt sich bevorzugt im Bereich zwischen einem 1/500 und 1/5 des Draht-durchmessers bis zu einem totalem „Durchschuss" des gesamten Querschnitts, besonders bevorzugt jedoch im Bereich zwischen 1/10 und bei einem 1/10050 des Drahtdurchmessers. Typischerweise wird bei einer 12 V 50 W Wendel mit einem Drahtdurchmesser von ca. 150 μm eine Tiefe der Lasersublimation von 1–150 μm bewegen. Geringere Tiefen sind aufrgrund der kurzen Prozesszeit vorteilhaft. Die zeitlich verlängerte Wirkung der Oberflächenstrukturierung Verbesserung der Emission ist bei tieferen Abträgen zu finden.In the following an embodiment is described:
Technically, an Nd-YAG or CO2 laser with extremely small focus diameter (<100 μm) and high laser power in the focus can be used. Mostly the laser is operated in pulse mode at frequencies of> 10 kHz and power range in the range 10-1050 watts. The surface structure is generated by the sublimation of the heated filament material (eg in the case of tungsten via tungsten oxide, in the case of tantalum or tantalum carbide via tantalum oxide and CO 2) in an air atmosphere. The depth of the removal preferably moves in the range between 1/500 and 1/5 of the wire diameter up to a total "penetration" of the entire cross section, but more preferably in the range between 1/10 and 1/10050 of the wire diameter Typically, for a 12V 50W helix with a wire diameter of about 150μm, a laser sublimation depth will range from 1-150μm., Lower depths are advantageous due to the short process time To find cuts.

Neben der Sublimation – verbunden mit einer Negativform im Material – kann der Laser ähnlich dem Lasersintern auch dazu benützt werden Material aufzutragen.Next the sublimation - combined with a negative form in the material - can the laser similar to the laser sintering also used will apply material.

Hierzu mussß das dem Filamentmaterial verwandte aufzutragende Material in Pulver-, Pasten- oder Gasförmigen Zustand auf den Draht oder das Filament aufgebracht werden und dann mittels Laser gezielt an die jeweiligen Stellen eingebrannt bzw. aus dem gasförmigen Zustand abgeschieden werden.To do this, it must be the filament material ver applied material in powder, paste or gaseous state applied to the wire or filament and then burned by laser targeted to the respective sites or deposited from the gaseous state.

Die bisher beschriebenen Laserstrukturierungsarten beziehen sich im wesentlichen lediglich auf die Oberfläche des Filamentmaterials. Daneben bietet sich jedoch noch die Möglichkeit, als weitere wesentlich die elektrischen Kenndaten des Leuchtkörpers bestimmende Kenngröße den den wirksamen Querschnitt zu beeinflussen. Dazu werden z. B. mittels Laser Manipulationen durchgeführt, die einen Großteil des Querschnitts des Glühkörpers erfassen.The Laser structuring methods described so far refer to essentially only on the surface of the filament material. In addition, however, there is still the possibility, as a further essential determining the electrical characteristics of the filament Characteristic to influence the effective cross section. These are z. B. performed by laser manipulations, the majority of the cross section of the mantle to capture.

Oberflächenstrukturierung und Modifikation des Querschnitts gehen zum Teil ineinander über. Bringt man z. B. eine Schraubenlinie mit einer Tiefe > d/10 auf der Oberfläche des Leuchtkörpers an, so kommt es bereits schon zu einer beträchtlichen Beeinflussung des wirksamen Querschnitts. Interessant dabei ist, dass die zwischen zwei z. B. mittels Laser erzeugten Vertiefungen liegenden Segmente weniger zum wirksamen Querschnitt beitragen als der innere nicht unterbrochene Teil des Querschnitts, vgl. 5. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Leuchtdraht. Die Einschnitte können entweder schraubenförmig um den Draht herum vorgenommen werden, was den Vorteil hat, dass sich keine zur „Hot-Spot-Bildung" Anlass gebende dünnere und damit heißere Stellen bilden. Auch die Verwendung von mehreren separierten ringförmigen Vertiefungen ist zumindest bei dickeren Drähten möglich, wenn die geringfügige lokale Erhitzung an der Stelle dieser ringförmigen Einschnitte akzeptiert werden kann. Der Vorteil bei Verwendung ringförmiger Einschnitte ist, dass die an der Drahtoberfläche liegenden Bereiche noch weniger vom Strom durchflossen werden als diejenigen bei Verwendung von schraubenförmigen Vertiefungen. Die schraffierten Bereiche tragen kaum zum Stromtransport bei; andererseits erfolgt die Abdampfung von Material bevorzugt von der Oberfläche dieser schraffierten Bereiche. Dies ist insbesondere bei der Anwendung für Metallcarbidwendeln inte ressant, wo dadurch eine gewisse Separierung zwischen der Oberfläche, von der die Abdampfung erfolgt, und dem für die Leistungsaufnahme wirksamen Querschnitt erfolgt. Hintergrund ist die destruktive Rückkopplung bei der Entstehung von „Hot-Spots", welcher im Folgenden kurz beschrieben wird. Bedingt durch eine kleine „Störung" entlang des Leuchtkörperdrahtes, z. B. durch einen erhöhten Leistungseintrag an einer Korngrenze, einer geringen lokalen Änderung der Materialdaten, einer lokal begrenzten Verringerung des Drahtdurchmessers, einer lokalen Verunreinigung im Leuchtdraht, einem zu geringen Abstand zweier Windungen bei Gebrauch von Wendeln usw. kommt es zu einer geringfügigen lokal begrenzten Erhitzung einer Stelle gegenüber der Umgebung (lokale Begrenzung auf max. 2 Windungen). Die lokale Erhöhung der Temperatur bewirkt, dass von dieser Stelle verstärkt Material abdampft und diese Stelle somit bevorzugt gegenüber der Umgebung verjüngt wird, wodurch der Widerstand an dieser Stelle ansteigt. Da die Erhöhung des Widerstands auf einen kleinen Bereich begrenzt ist, ändert sich dadurch der Gesamtwiderstand des Leuchtkörpers praktisch nicht oder wird lediglich um einen erheblich geringeren Bruchteil erhöht als der Widerstand an der betrachteten Stelle. An der eng begrenzten Stelle mit leicht erhöhtem Widerstand erfolgt ein erhöhter Leistungseintrag, weil derselbe bzw. nur vergleichsweise geringfügig erniedrigte Strom durch diese jetzt einen erhöhten Widerstand aufweisende Stelle fließt. Dadurch wird die Temperatur weiter erhöht, was wiederum die Verjüngung dieser Stelle gegenüber der Umgebung beschleunigt usw.. Auf die beschriebene Weise beschleunigt sich die Ausbildung einer dünnen Stelle von selbst und führt schließlich zum Durchbrennen des Leucht drahtes an dieser Stelle. Bei Lampen aus Metallcarbiden wie Tantalcarbid kommt als weiterer Effekt gegenüber Glühkörpern aus Wolfram hinzu, dass das bei der Kohlenstoff-Verdampfung entstehende Subcarbid Ta₂C einen um einen Faktor von mehr als 3 höheren spezifischen elektrischen Widerstand aufweist als TaC. Dieser Einfluss führt dazu, dass sich der destruktive Mechanismus bei Leuchtkörpern aus Tantalcarbid noch schneller aufschaukelt als bei solchen aus Wolfram. Bei einer zumindest partiellen Separation zwischen der Oberfläche, von der die Verdampfung erfolgt, und dem für den Leistungseintrag relevanten Querschnitt wirkt sich der Materialverlust an der Oberfläche bzw. die Bildung des Subcarbids mit erhöhtem Widerstand an der Oberfläche weitaus weniger destruktiv aus als bei einem herkömmlichen Draht, weil zumindest in der Anfangsphase der „Hot-Spot"-Bildung der Anstieg des Leistungseintrags langsamer erfolgt.Surface structuring and modification of the cross section partly overlap. Bring z. B. a helical line with a depth> d / 10 on the surface of the filament, it already comes to a considerable influence on the effective cross section. It is interesting that the between two z. B. lying by laser generated recesses less contribute to the effective cross section than the inner not interrupted part of the cross section, see. 5 , 5 shows a section through a light wire. The cuts can either be made helically around the wire, which has the advantage that it does not form thinner and thus hotter spots which give rise to "hot-spot formation." The use of several separated annular depressions is also at least with thicker wires possible if the slight local heating at the location of these annular cuts can be accepted The advantage of using annular cuts is that the areas lying on the wire surface are even less current-flowed than those using helical depressions The hatched areas carry On the other hand, the evaporation of material preferably takes place from the surface of these hatched areas, which is particularly interesting when used for metal carbide helixes, where a certain separation between the surface from which the evaporation takes place Lgt, and the effective for the power consumption cross-section takes place. The background is the destructive feedback in the development of "hot spots", which is briefly described below. B. by an increased power input at a grain boundary, a small local change in the material data, a localized reduction of the wire diameter, a local contamination in the light wire, too small a distance of two turns when using coils, etc., there is a slight localized heating one place opposite the environment (local limitation to a maximum of 2 turns). The local increase in temperature causes material to increasingly evaporate from this point, and thus this point is preferably tapered with respect to the environment, whereby the resistance increases at this point. Since the increase in the resistance is limited to a small range, thereby the total resistance of the luminous element practically does not change or is only increased by a considerably smaller fraction than the resistance at the point considered. At the narrow location with slightly increased resistance increased power input, because the same or only comparatively slightly reduced current flows through this now having an increased resistance point. As a result, the temperature is further increased, which in turn accelerates the rejuvenation of this site from the environment, etc. In the manner described accelerates the formation of a thin spot by itself and eventually leads to the burning of the light wire at this point. In the case of lamps made of metal carbides such as tantalum carbide, a further effect compared with tungsten filaments is that the subcarbide Ta ₂ C formed during the carbon evaporation has a specific electrical resistance that is higher by a factor of more than 3 than TaC. This influence causes the destructive mechanism of tantalum carbide illuminants to accelerate even faster than those of tungsten. With an at least partial separation between the surface from which the evaporation takes place and the cross section relevant for the power input, the loss of material on the surface or the formation of the subcarbide with increased resistance at the surface has a far less destructive effect than with a conventional wire because at least in the initial phase of "hot-spot" formation, the increase in the power input is slower.

Wie oben beschrieben lässt sich durch die Verwendung von planaren Leuchtkörpern
die Flexibilität hinsichtlich der Entkopplung von wirksamen Querschnitt und strahlender Oberfläche deutlich erhöhen, wobei die Strahlungsschwärzung minimiert wird, was allerdings mit einer drastischen Steigerung von Stoff- und Wärmetransport erkauft werden muss. Daher ist – außer für Sonderanwendungen – wie oben erwähnt die Verwendung planarer Leuchtkörper meist nur in Verbindung mit der IRC Technologie sinnvoll. Für den in US 6259193 sowie in der darin zitierten Literatur beschriebenen Stand der Technik ist charakteristisch, dass

(a) nahezu der gesamte Bereich des Leuchtbandes vom Strom durchflossen wird (in US 6259193 werden lediglich einzelne Bereiche nahe der „Slots" zur Erhöhung der Stromdichte am Leuchtkörperrand weniger vom Strom durchflossen); und dass
(b) sich eine Oberfläche eines solchen Leuchtbandes als im mathematischen Sinne einfach zusammenhängendes Gebiet auffassen lässt.

As described above can be through the use of planar luminaries
significantly increase the flexibility with regard to the decoupling of effective cross-section and radiating surface, whereby the radiation blackening is minimized, which, however, has to be bought with a drastic increase of mass and heat transport. Therefore, except for special applications - as mentioned above, the use of planar filaments usually useful only in conjunction with the IRC technology. For the in US 6259193 and in the prior art described in the literature cited therein, it is characteristic that

(A) flows through almost the entire area of the light strip from the stream (in US 6259193 only some areas near the "slots" to increase the current density at the edge of the luminaire less flow through the stream) and that
(b) a surface of such a light bandes in the mathematical sense simply coherent area can be understood.

Gegenstand des dargelegten Standes der Technik ist im Wesentlichen, einen aus einem rechteckigen Band – ggf. mit leicht gekrümmten Längsseiten – bestehenden Leuchtkörper in definierter Geometrie (Mäander, zusammengesetzte Mäander, Spiralen, etc.) herzustellen. Die hier beschriebenen darüber hinausgehenden Konzepte schlagen weitere Modifikationen vor, die zu einer Abänderung der Rechteck-Geometrie führen. Sie sind nicht nur für gemäß den beschriebenen Publikationen hergestellten planaren Leuchtkörpern, sondern allgemein anwendbar.object The stated prior art is essentially one a rectangular band - possibly with slightly curved Long sides - existing filament in defined geometry (meander, compound meander, Spirals, etc.). The ones described here Further concepts suggest further modifications lead to a modification of the rectangle geometry. They are not just for according to the described Publications produced planar luminaries, but generally applicable.

Vorteilhaft ist jedoch auch wenn z. B. sich bevorzugt bei planaren, flächigen Leuchtkörpern (siehe Patent DE 198 43 853 A1 , Anmeldetag 24.9.1998) die Laserstrukturierung sich nicht nur auf die Oberfläche beschränkt, sondern die Linien, Löcher durch die gesamte Dicke des Materials abtragen um somit denn Leitungsquerschnitt des planaren Filaments (Wolframband oder Wolframfolie, Tantal- oder Tantalkarbidband oder -folie, etc..) zu verkleinernn und die Leitungslänge zu zu vergrößernn. Werden z. B. in ein gestreckte Filamentband analog (Patent DE 198 43 853 A1 , Anmeldetag 24.9.1998, Dr. Noll) seitlich, abwechseln oben und unten eingebrachte Schlitze eingeschnitten wird der Leitungsquerschnitt verkleinert und die Leitungslänge durch den bevorzugt meanderförmigen, aber auch spiralförmigen oder wellelinienförmigen, etc.. Stromverlauf verlängert. Dadurch können stabilere dickere Filamentbänder und -folien verwendet werden und der jeweilige Kaltwiderstand und die lichtelektrischen Daten des Filaments genauer eingestellt werden.However, it is also advantageous if z. B. is preferred in planar, flat luminous bodies (see patent DE 198 43 853 A1 , Filing date 24.9.1998), the laser structuring is not limited to the surface, but the lines, holes through the entire thickness of the material wear away so because of line cross-section of the planar filament (tungsten tape or tungsten foil, tantalum or Tantalkarbidband or foil, etc. .) and to increase the line length. Are z. B. in a stretched filament tape analog (patent DE 198 43 853 A1 , Filing date 24.9.1998, Dr. Ing. Noll) laterally, alternately inserted slots cut in the top and the cross section of the pipe is reduced and the length of the line by the preferably meandering, but also spiral or wave-line-shaped, etc .. Stream lengthened. As a result, more stable thicker filament tapes and films can be used and the respective cold resistance and the photoelectric data of the filament can be set more accurately.

Im GE-Patent US 6 259 193 B1 werden bereits serpentinenförmige Filamente beschrieben, die hauptsächlich als Elektronenemitter für Röntgenröhren aber auch für lichttechnische Zwecke in Projektionslampen eingesetzt werden. Ziel des GE-Patents bei der Lichttechnik ist die gleichmäßige Temperaturverteilung über das Filament (+–25 K).In the GE patent US Pat. No. 6,259,193 B1 already serpentine filaments are described, which are mainly used as an electron emitter for X-ray tubes but also for lighting purposes in projection lamps. The objective of the GE patent in lighting technology is the uniform temperature distribution across the filament (+ -25 K).

Im Gegensatz dazu ist das hier beschriebene Verfahren zur Fein- und Groblaserstrukturierung von Filamenten die Erhöhung der strahlenden Oberfläche und die gezielte Beeinflussung von Leitungsquerschnitt und Leitungslänge bei Planarlampen mit IRC-Beschichtung um die Lichtausbeute und die Effizienz zu erhöhen. Prinzipiell ist bei planaren Filamenten das Problem der Strahlungsschwärzung nicht vorhanden und die spektrale Emission ist beim Wolfram bei gleicher Temperatur höher als beim schwarzen Strahler. Zusammen mit dem bereits erwähnten IRC-Effekt und aufgrund der größeren Filamentfläche mit größerem Einfangquerschnitt für reflektierte IR-Starhlung können, was eine um ca. 640% höhere Lichtausbeuten erzielt werden bedeutet.in the In contrast, the method described here for fine and Coarse fiber structuring of filaments increasing the radiant surface and the targeted influence of Cable cross-section and cable length for planar lamps with IRC coating to increase the luminous efficacy and efficiency. In principle, planar filaments have the problem of radiation blackening not present and the spectral emission is included in the tungsten same temperature higher than the black spotlight. Together with the already mentioned IRC effect and due the larger filament surface with larger Capture cross-section for reflected IR-staring, what is achieved by about 640% higher light output means.

Die Verfahren zum Materialabtrag lassen sich mit Vorteil zur Herstellung von auch im dreidimensionalen Raum optimierten Leuchtkörpern benutzen. Z. B. kann man aus einem Leuchtkörpermaterial bestehenden zu einem Mantel eines Kegelstumpfs geformten Metallkörper mittels Laser so bearbeiten, dass wieder bandförmige Strompfade entstehen. Den entstehenden Leuchtkörper kann man auffassen als einen aus einem Metallband bestehende Glühwendel mit variablem Kerndurchmesser. Analog sind so Glühwendeln aus Metallbändern (bzw. allg. aus Bändern aus beliebigem Leuchtkörpermaterial) denkbar, die einen vom Wendelende zur Wendelmitte zunehmenden Kerndurchmesser aufweisen. Solche Geometrien sind mit Vorteil bei IRC-Lampen einsetzbar, wo sich dadurch die Effizienz weiter steigern lässt.The Methods for material removal can be advantageous for the production of even in three-dimensional space optimized luminaires to use. For example, you can choose from a filament material existing to a shell of a truncated cone shaped metal body using laser edit so that again band-shaped current paths arise. The resulting filament can be understood as an existing from a metal strip incandescent coil variable core diameter. Analog are so filaments out Metal bands (or in general from bands of any Filament material) conceivable, the one from the coil end have the center of the spiral increasing core diameter. Such geometries are used with advantage in IRC lamps, where thereby the Further increase efficiency.

Für die beschriebenen Manipulationen wird bevorzugt ein Laser eingesetzt. Doch auch der Einsatz weiterer verfahren, z. B. nasschemisches Ätzen oder ein Abtrag durch Sputtern, oder mechanisches Heraustrennen (z. B. Stanzen) ist möglich.For the described manipulations, a laser is preferably used. But the use of other methods, such. As wet-chemical etching or a removal by sputtering, or mechanical separation (eg. Punching) is possible.

Folgende Anwendungen sind zwar nicht Ziel der Aufgabenstellung, können aber allgemein in Zusammenhang mit Laserstrukturierungsmethoden in der Lampentechnik angewendet werden: Die hier beschriebenen Laserstrukturierungstechniken der Oberfläche und des wirksamen Querschnitts bei hochschmelzenden Metallen können auch bei den Elektroden der Entladungslampen angewendet werden, um Emission und Stromdichte zu beeinflussen. Daneben bietet sich noch die Möglichkeit, die Molybdän-Einschmelzfolie bei Quarz glaslampen (Dicke 15–35 μm, Breite 1,2 bis 6,0 mm) mittels Laserstrukturierung so zu beeinflussen, dass eine verbesserte Anglasung mit dem Quarzglas erreicht werden kann (Erhöhung der Oberfläche, Erhöhung der Quarzglasverbindungsfläche bei herausgetrennten Bereichen in der Molybdän-Folie, Veränderungen der Glas-Metall-Spannungen).The following Although applications are not the goal of the task, you can but generally in the context of laser structuring methods used in lamp engineering: The laser structuring techniques described here the surface and the effective cross-section at refractory Metals can also be found at the electrodes of the discharge lamps be applied to influence emission and current density. Besides still offers the possibility of the molybdenum-melts for quartz glass lamps (thickness 15-35 μm, width 1.2 to 6.0 mm) by laser structuring so that An improved glazing with the quartz glass can be achieved (increase the surface, increasing the quartz glass bonding surface at separated out areas in the molybdenum foil, changes the glass-metal tensions).

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:in the The invention is based on several embodiments be explained in more detail. The figures show:

1 eine Glühlampe; 1 a light bulb;

2 bis 11 verschiedene Strukturen für einen verbesserten Leuchtkörper. 2 to 11 various structures for an improved luminous body.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment the invention

1 zeigt eine Glühlampe 1 mit einem Kolben 2 aus Quarzglas und einem darin angeordneten Leuchtkörper 3, der mittels zweiter Stromzuführungen 4 im Kolben gehaltert ist. Die Stromzuführungen 4 führen zu Folien 5 in einer Quetschung 6. An den Folien sitzen Zuleitungen 7, die nach außen ragen. Der Leuchtkörper ist typisch axial oder querliegend angeordnet. Der Leuchtkörper ist strukturiert (nicht dargestellt). 1 shows a light bulb 1 with a piston 2 made of quartz glass and arranged therein illuminant 3 , by means of second power supply lines 4 is held in the piston. The power supply lines 4 lead to slides 5 in a bruise 6 , On the slides sit supply lines 7 that protrude outwards. The luminous element is typically arranged axially or transversely. The luminous element is structured (not shown).

Bei der Strukturierung mittels Laser werden Strukturen auf der Leuchtkörperoberfläche erzeugt, z. B. in Gestalt einer oder mehreren Schraubenlinien 10 entlang des Drahtes 9 des Leuchtkörpers, siehe 2. Dadurch kommt es zu einer Vergrößerung der strahlenden Oberfläche ähnlich wie bei einer Umspinnungswendel. Das führt zum Erreichen einer hohen Leuchtdichte, wie sie insbesondere für den Gebrauch der Lampen in Reflektoren oder optischen Projektionssystemen interessant ist.When structuring by means of laser structures are produced on the luminous body surface, for. B. in the form of one or more helices 10 along the wire 9 of the filament, see 2 , This results in an enlargement of the radiating surface similar to a wrapping helix. This leads to achieving a high luminance, as it is particularly interesting for the use of the lamps in reflectors or optical projection systems.

3 zeigt einen Längsschnitt durch einen gewendelten Leuchtkörper 9, bei welchem sich Längsrillen 11 auf der nach „außen", also von der Wendelachse weg gerichteten Seite des Glühdrahts befinden. In bezug auf die Wendelachse liegen die Rillen in einem Bereich der äußeren Hälfte des drahtes. 3 shows a longitudinal section through a coiled lamp 9 in which longitudinal grooves 11 on the side of the filament oriented "outwards", ie away from the filament axis, with respect to the filament axis, the grooves lie in an area of the outer half of the filament.

Im eEinfachsten Fall werden bei einem Draht 9 auf einer Seite mittels Laser Längsrillen, Schräg- oder Querrillen, Punkte, Zick-Zack oder Schlangenlinien etc. angebracht. – im Extremfall durchgehende Schlitze und Löcher – eingebracht. Die Strukturen sollen nach Möglichkeit so ausgelegt sein, dass die „Seitenwände" nicht unbedingt senkrecht zur Drahtachse stehen, sondern beispielsweise Kanäle 12 mit Seitenwänden, die eher schräg geneigt sind (4). Dadurch erfolgt die Emission der Strahlung bevorzugt nach „außen" von der Drahtachse weg.In the simplest case be with a wire 9 On one side by laser longitudinal grooves, oblique or transverse grooves, points, zigzag or serpentine lines etc. attached. - In extreme cases, continuous slots and holes - introduced. If possible, the structures should be designed so that the "side walls" are not necessarily perpendicular to the wire axis, but, for example, channels 12 with side walls that are more inclined ( 4 ). As a result, the emission of the radiation preferably takes place "outwards" away from the wire axis.

Je größer der Öffnungswinkel, desto effektiver ist die Abstrahlung, siehe die V-förmige Kerbe 13 gemäß 5. So lässt sich die Entstehung der Strahlungsschwärzung in den Strukturen selbst minimieren. Bei dem unmittelbar folgenden Wickelvorgang wird der Wickelsinn so gewählt, dass die lLaserstrukturierte Oberfläche überwiegend bis ausschließlich an der Außenseite des Glühfilaments 9 liegt.The larger the opening angle, the more effective the radiation, see the V-shaped notch 13 according to 5 , This minimizes the formation of radiation blackening in the structures themselves. In the immediately following winding process, the winding direction is selected so that the laser-structured surface predominantly to exclusively on the outside of the Glühfilaments 9 lies.

Interessant dabei ist, dass die zwischen zwei z. B. mittels Laser erzeugten Vertiefungen liegenden Segmente we niger zum wirksamen Querschnitt beitragen als der innere nicht unterbrochene Teil des Querschnitts. Die Einschnitte, Rillen oder Vertiefungen können entweder schraubenförmig um den Draht herum vorgenommen werden (siehe 2), was den Vorteil hat, dass sich keine zur „Hot-Spot-Bildung" Anlass gebende dünnere und damit heißere Stellen bilden. Aber auch die Verwendung von mehreren separierten ringförmigen Vertiefungen 15 ist zumindest bei dickeren Drähten möglich, wenn die geringfügige lokale Erhitzung an der Stelle dieser ringförmigen Einschnitte toleriert werden kann. 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen Leuchtdraht 9 mit derartigen Einschnitten 5. Der Vorteil bei Verwendung ringförmiger Einschnitte ist, dass nahe der Drahtoberfläche liegenden Bereiche, die etwa der Tiefe der Einschnitte entsprechen, im Betrieb kaum vom Strom durchflossen werden. Ringförmige Einschnitte sind in dieser Hinsicht effektiver als schraubenförmige Vertiefungen. In 6 schraffierte Bereiche tragen dementsprechend kaum zum Stromtransport bei. Andererseits erfolgt die Abdampfung von Material bevorzugt von der Oberfläche dieser schraffierten Bereiche.It is interesting that the between two z. B. lying by means of laser-generated recesses segments we niger contribute to the effective cross section than the inner non-interrupted part of the cross section. The cuts, grooves or depressions can either be made helically around the wire (see 2 ), which has the advantage that it does not form thinner and thus hotter spots which give rise to "hot-spot formation", but also the use of several separated annular depressions 15 is possible, at least for thicker wires, if the slight local heating at the location of these annular cuts can be tolerated. 6 shows a longitudinal section through a light wire 9 with such cuts 5 , The advantage of using annular cuts is that near the wire surface lying areas that correspond approximately to the depth of the incisions, are hardly flowed through during operation of the stream. Annular cuts are more effective in this regard than helical depressions. In 6 Accordingly, hatched areas hardly contribute to the transport of electricity. On the other hand, the evaporation of material preferably takes place from the surface of these hatched areas.

Die Beeinflussung des Querschnitts kann auch mit dem Ziel vorgenommen werden, das Verhältnis aus wirksamen Querschnitt und strahlender Oberfläche zu verändern; und nicht bevorzugt wie oben die äußeren Bereiche vom Stromtransport abzukoppeln. Dazu können z. B. tiefe Schlitze in den Draht eingearbeitet werden, was den wirksamen Querschnitt stärker verkleinert als die strahlende Oberfläche. Ein Extrembeispiel zur Verdeutlichung zeigt 7, bei dem ein Schlitz 16 eine Tiefe von etwa dem halben Durchmesser des Drahtes 9 erreicht. Ein derartig ausgestatteter Leuchtkörper kann dann sehr kompakt ausgelegt werden. Der offene Teil des Schlitzes sollte bevorzugt auf der Innenseite der Wendel angeordnet sein. Bei dickeren Drähten können auch ganze Bereiche des Drahtes so abgetragen werden, dass zum einen der wirksame Querschnitt verringert wird, und zum anderen die auf der „Außenseite" des Leuchtkörpers liegende strahlende Fläche vergrößert und nach Möglichkeit die der Wendelinnenseite zugewandte Fläche verringert wird. Ein Extrembeispiel zeigt 8. Der Schnitt durch einen hier aus einem gewendelten Draht 9 bestehenden Leuchtkörper zeigt, dass die dem Wendelinneren zugewandte Fläche minimiert wurde. Sie bildet nahezu eine ebene Fläche 17. Dagegen wird die dem Wendeläußeren zugewandte Fläche durch Rillen 18 vergrößert, wobei der Querschnitt gegenüber dem vollen Runddraht deutlich verringert ist.The influence of the cross section can also be made with the aim of changing the ratio of effective cross section and radiating surface; and not preferred as above to decouple the outer regions from the current transport. These can z. B. deep slots are incorporated into the wire, which reduces the effective cross section more than the radiating surface. An extreme example for clarification shows 7 in which a slot 16 a depth of about half the diameter of the wire 9 reached. Such a luminaire equipped can then be designed very compact. The open part of the slot should preferably be arranged on the inside of the helix. For thicker wires, entire areas of the wire can be removed so that on the one hand the effective cross-section is reduced, and on the other hand the radiating surface located on the "outside" of the luminous body is increased and, if possible, the surface facing the helix inner side is reduced shows 8th , The cut through a here from a coiled wire 9 existing luminous body shows that the Wendelinneren facing surface was minimized. It forms almost a flat surface 17 , On the other hand, the surface facing the helical outer becomes by grooves 18 enlarged, wherein the cross-section compared to the solid round wire is significantly reduced.

Bei relativ dicken Drähten kann man auch kleine Löcher im Draht anbringen, die sich bevorzugt senkrecht zur Drahtoberfläche in Richtung des Radius in das Drahtinnere erstrecken und die fast die Tiefe des Durchmessers erreichen.at relatively thick wires can also be small holes in the wire, which is preferably perpendicular to the wire surface extend in the direction of the radius in the wire inside and the almost reach the depth of the diameter.

Darüber hinaus lässt sich die strahlende Oberfläche und der wirksame Querschnitt des Leuchtkörperdrahtes weiter entkoppeln, indem längs des ganzen Leuchtkörpers, und nicht nur nahe der Enden wie in US 6259193 beschrieben, größere nicht vom Strom durchflossene Bereiche in regelmäßiger Struktur ausgeformt werden, die durch Wärmeleitung aufgeheizt werden und deren Oberfläche Strahlung emittiert.Moreover, the radiating surface and effective cross-section of the filament wire can be further decoupled by passing along the entire filament, not just near the ends as in FIG US 6259193 described, larger non-current-carrying areas are formed in a regular structure, which are heated by conduction and whose surface emits radiation.

In 9 wird schematisch ein solches Beispiel gezeigt eines bandförmigen Leuchtkörpers 20. Die schraffierten Bereiche werden nicht bzw. nur wenig vom Strom durchflossen. Bevorzugt werden die Abmessungen a, b deutlich kleiner als d gewählt, bevorzugt kleiner als 20%, besonders bevorzugt kleiner als 10% von d, um keine zu großen Temperaturunterschiede zu erzeugen bzw. um den Stromfluss durch diese „Strahlungssegel" zu minimieren. Die Aussparungen c werden relativ klein gewählt, bevorzugt höchstens 30% von b, und vorteilhaft versetzt zueinander auf den beiden Seiten des Bandes verteilt, um die Ausbildung von „engsten" Stellen mit erhöhter Temperatur zu minimieren. Dadurch gelingt es, die strahlende Oberfläche bei nahezu konstantem elektrischen wirksamen Querschnitt zu variieren. Eine Optimierung hinsichtlich der Minimierung von Temperaturdifferenzen erfolgt am besten zunächst theoretisch mittels numerischer Simulation und dann erst durch Musterlampenbau.In 9 is schematically shown such an example of a band-shaped filament 20 , The hatched areas are not or only slightly traversed by the stream. Preferably, the dimensions a, b are chosen to be significantly smaller than d, preferably less than 20%, more preferably less than 10% of d, in order not to produce too large temperature differences or to minimize the flow of current through these "radiation sails." The recesses c are chosen to be relatively small, preferably at most 30% of b, and advantageously offset from one another distributed on the two sides of the band to minimize the formation of "narrowest" points with increased temperature. This makes it possible to vary the radiating surface with an almost constant electrical effective cross section. An optimization with regard to the minimization of temperature differences is best done theoretically by means of numerical simulation and then only by pattern lamp construction.

Außerdem wird über den Stand der Technik hinausgehend vorgeschlagen, den Leuchtkörper so zu strukturieren, dass seine Oberfläche im mathematischen Sinne als mehrfach zusammenhängendes Gebiet betrachtet werden kann. Dazu werden aus dem Leuchtkörper Prismen bzw. Zylinder herausgeschnitten, so dass das Leuchtband in der Aufsicht von herausgeschnittenen Kreisen, Rechtecken, usw. durchsetzt ist. Damit werden sowohl die strahlende Oberfläche als auch der wirksame Querschnitt des Leuchtbands verringern. Der wirksame Querschnitt wird dabei in jedem Fall stärker verringert als die strahlende Oberfläche. Will man die Lichtausbeute beibehalten, so kann im Gegenzug somit entweder eine geringere Bandlänge und/oder eine größere Banddicke gewählt werden – beides vorteilhafte Maßnahmen, durch die zum einen der Leuchtkörper kompakter ausgelegt werden kann, und zum anderen ein leichteres Handling aufgrund der größeren Banddicke möglich wird. Die Anbringung dieser Strukturen sollte möglichst so erfolgen, dass die Ausbildung von heißesten Stellen vermieden wird, d. h. der wirksame Querschnitt sollte an allen Stellen möglichst gleich groß sein. Werden z. B. „Löcher" 25 in das Band 24 geschnitten, so sollte die Dichte dieser möglichst großen Anzahl an Löchern möglichst über die Fläche des Bandes 24 konstant sein, siehe hierzu 10. Jedoch sollte beachtet werden, dass eine höhere Dichte an Löchern nahe den Enden des Leuchtkörpers zur Nivellierung des Temperaturprofils dienen kann.In addition, beyond the prior art, it is proposed to structure the luminous element in such a way that its surface can be regarded in the mathematical sense as a multi-connected area. For this purpose, prisms or cylinders are cut out of the luminous body, so that the luminous band in the top view of cut out circles, rectangles, etc. is interspersed. This will reduce both the radiating surface and the effective cross-section of the luminous band. The effective cross-section is reduced in each case more than the radiating surface. If you want to maintain the luminous efficacy, so in return, either a smaller band length and / or a greater band thickness can be selected - both advantageous measures by which the filament can be made more compact, and on the other hand easier handling due to the larger strip thickness possible becomes. The attachment of these structures should preferably be such that the formation of hottest spots is avoided, ie the effective cross-section should be as equal as possible at all points. Are z. B. "holes" 25 in the band 24 cut, so should the density of this largest possible number of holes as possible over the surface of the tape 24 be constant, see 10 , However, it should be noted that a higher density of holes near the ends of the filament may serve to level the temperature profile.

11 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der Rechtecke 30 aus dem Band 24 herausgeschnitten sind. Die Rechtecke sind in einem gewissen abstand hintereinander aufgreiht. Alle Rechtecke können hier dieselbe Geometrie haben. bevorzugt haben sie dieselbe Breite. Die Wirkung dieser Rechtecke ist, dass die dieser Breite entsprechenden Flächen 35 (punktiert dargestellt) in ihrem Querschnitt praktisch kaum zum Stromtransport beitragen. Andererseits sind die punktierten Flächen trotzdem noch als abstrahlende Flächen aktiv. Dies verdeutlicht obige Aussage, dass der wirksame Querschnitt stärker abnimmt als die strahlende Oberfläche, wenn einzelne Bereiche aus dem Leuchtband herausgeschnitten werden. Durch Anpassungen der Abmessungen a und b der Rechtecke lassen sich abstrahlende Oberfläche und wirksamer Querschnitt zumindest in Grenzen nahezu unabhängig voneinander einstellen. Vergrößerung von a reduziert die Größe der abstrahlenden O berfläche, ohne den wirksamen Querschnitt zu beeinflussen. Vergrößerung von b unter der Nebenbedingung a·b = konstant verringert den wirksamen Querschnitt ohne die abstrahlende Fläche zu verändern. Bei einer solchen Bearbeitung des Bandes sollte darauf geachtet werden, dass die durch die Struktur bedingten Temperaturdifferenzen nicht zu groß werden. Daher ist es zweckmäßig, zunächst eine theoretische Abschätzung z. B. mittels FEM oder verwandter Methoden vorzunehmen. 11 shows a further embodiment in which rectangles 30 from the tape 24 are cut out. The rectangles are at a certain distance one behind the other aufgreiht. All rectangles can have the same geometry here. preferably they have the same width. The effect of these rectangles is that the areas corresponding to this width 35 (shown dotted) in their cross-section virtually contribute to the transport of electricity. On the other hand, the dotted areas are still active as radiating surfaces. This clarifies the above statement that the effective cross section decreases more than the radiating surface when individual areas are cut out of the light strip. By adapting the dimensions a and b of the rectangles, the radiating surface and the effective cross section can be adjusted almost independently, at least within limits. Magnification of a reduces the size of the radiating surface without affecting the effective cross section. Increasing b under the constraint a · b = constant decreases the effective cross section without altering the radiating surface. In such a processing of the tape should be taken to ensure that the temperature differences caused by the structure are not too large. Therefore, it is expedient, first a theoretical estimate z. B. by FEM or related methods.

Das Verfahren der Strukturierung mittels Laser kann nicht nicht nur für Leuchtkörper angewendet werden, sondern auch für Folien. Typish handelt es sich um Einschmelzfolien wie an sich bekannt. Jedoch kann zur besseren Haftung am umgebenden Glas die Oberfläche der Folie mittels eines Lasers strukturiert werden, so daß sie ähnlich wie sandgestrahlt ist. derartige Folien lassen sich nicht nur für Glühlampen, sondern auch für Entladungslampen anwenden. Damit wird eine verbesserte Anglasung mit dem Quarzglas erzielt und eine Spannungsänderung in der Dichtfläche hervorgerufen. Durch diese Spannungsänderung in der Glas-Metall-Verbindung können sich Glassprünge, verursacht durch die Reaktion des Molybdäns mit Sauerstoff oder den Füllgasbestandteilen, nicht so schnell ausbreiten und damit letztlich zur Undichtigkeit der Lampe (Glühlampe als auch Entladungslampe) führen.The Method of structuring by means of laser can not only not be applied to luminaries, but also for slides. Typisch are melamine foils as known. However, for better adhesion to the surrounding glass structured the surface of the film by means of a laser so that it is similar to sandblasted. Such foils can not only be used for incandescent lamps, but also for discharge lamps. This will be achieved an improved glazing with the quartz glass and a voltage change caused in the sealing surface. By this voltage change In the glass-metal connection, glass jumps, caused by the reaction of molybdenum with oxygen or the filling gas components, do not spread so quickly and thus ultimately to the leakage of the lamp (incandescent as also discharge lamp) lead.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19843853 A [0007]
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US 5152870 [0021, 0037]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

M. Tuma, K. King, L. Kim, R. Hansler, E. Jones, T. George, "MEMS Incandescent Light Source", Proceedings of SPIE Vol. 4134 (2000) [0018]

Claims

Incandescent lamp with a bulb of transparent or translucent material, in which a luminous element and optionally a filling is contained, wherein the luminous element is a wire made of heat-resistant material with a given cross-sectional area, characterized in that the wire over its effective length along which a thermal Radiation emission takes place, macroscopic structures that change its radiation efficiency, these structures locally or regionally change the cross-sectional area of the wire.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the material of the filament selected is from the group tungsten, molybdenum, tantalum, osmium, rhenium, Niobium, tantalum carbide, zirconium carbide, hafnium carbide or other metals, Metal carbides, metal nitrides, metal borides or their alloys from an inert metal or from an inert compound.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the filament is a wire that is simple, twofold or is coiled three times.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the piston is provided with an IRC reflective layer and that the filament and the piston geometry are an optical system form, as much heat radiation as possible the helix is reflected back.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the wire is evenly along the s wire axis and / or is structured around the wire circumference, especially the structure as lines, slits, points, holes, Curves is executed.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the wire is evenly along along the s wire axis, esaber at least one half-sided based on the wire circumference, is structured by means of depressions, wherein especially the structure lines, points, curves, holes, or slots, wherein this semi-sided structuring should after winding preferably on the outside of the coil body to lie down, so that in the outer space of the helix emitting area is increased.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the finished wound coil evenly along the individual turns of the filament, but at most half-sided relative to the wire circumference, d. H. structured on the outside of the filament the structure is preferably made up of lines, points, curves, holes, Slits so that in the outer space of the helix emitting area is increased.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the material of the piston is made of quartz glass or toughened glass or Vycor or ceramic.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the finished wound coil only at the middle turns strong and weakly structured at the turns at the helix end, the structuring is highest and half-sided is mounted on the wire circumference so that they, d. H. at the emitting surface on the outside of the filament enlarged while in the interior the illuminant emitting surface is not or only slightly enlarged, in particular the structure is laser-structured (lines, dots, Curves, holes, slits is formed.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that local or regional over a certain length of the filament wire, the cross-sectional area of the wire to at most 30% of the original Area is reduced, so that, preferably in regular Structure, on the periphery along the entire filament Hardly flowed through the area areas, but as radiant surfaces act.

Incandescent lamp according to Claim 10, characterized that the wire has a cross section in the shape of an elongated Ellipse has, with a small half-axis at least three times as small as the big semi-axis, or the shape of a ribbon has, where locally the entire thickness of the material is removed, so that on the periphery along the entire luminous body non-electricity-flowing areas arise alone radiant surfaces act.

Incandescent lamp according to Claim 11, characterized that regular structures cut out of the wire are, in particular, single rectangular, round, or similar shaped areas are cut out of the rectangular band, so that the surface of the filament in the Supervision in the mathematical sense a multi-connected Area represents.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the material removal only the outer Detects parts of the wire cross section near the wire surface, being through the introduction of regular structures the current flow on the outside of the filament so is broken, leaving the cross section at the surface of the filament contributes little to the power line.

Incandescent lamp according to Claim 1, characterized that the radiating surface at the outside of the spiral facing side is greater than at the spiral interior facing side.

Method for producing a luminous element for a light bulb, the light bulb consists of a wire with a given cross-sectional area, which is made of refractory material, characterized that as the area changing method a Material-removing method is used by laser.

Method according to claim 15, characterized in that that the wire becomes an ellipse as a cross section or a band is formed, whereby by the laser processing from the first completely filled with material surface The wire material is removed so that defined rungs arise.

Method for producing a luminous element for a light bulb, the light bulb consists of a wire with a given cross-sectional area, which is made of refractory material, characterized that as the area changing method a Material applying method is used, either a Laser structuring by material deposition takes place by a the Wire-containing powder or paste on the wire or the helix is applied and then baked by laser and then washed off any remainder of the powder or paste or by making a local or regional heating of the wire takes place and then depositing a material, which is a powder or paste containing the wire material the gas phase takes place at the laser-heated point.