WO2008151670A1 - Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitenden hohlkörpers für den lampenbau und zugehörige lampe - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitenden hohlkörpers für den lampenbau und zugehörige lampe Download PDF

Info

Publication number
WO2008151670A1
WO2008151670A1 PCT/EP2007/055913 EP2007055913W WO2008151670A1 WO 2008151670 A1 WO2008151670 A1 WO 2008151670A1 EP 2007055913 W EP2007055913 W EP 2007055913W WO 2008151670 A1 WO2008151670 A1 WO 2008151670A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wire
carbon
hollow
coated
lamp
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/055913
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Damm
Georg Rosenbauer
Original Assignee
Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung filed Critical Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority to DE112007003462T priority Critical patent/DE112007003462A5/de
Priority to PCT/EP2007/055913 priority patent/WO2008151670A1/de
Publication of WO2008151670A1 publication Critical patent/WO2008151670A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/02—Incandescent bodies
    • H01K1/14—Incandescent bodies characterised by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/06—Main electrodes
    • H01J61/067—Main electrodes for low-pressure discharge lamps
    • H01J61/0672—Main electrodes for low-pressure discharge lamps characterised by the construction of the electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/28—Manufacture of leading-in conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K3/00—Apparatus or processes adapted to the manufacture, installing, removal, or maintenance of incandescent lamps or parts thereof
    • H01K3/02—Manufacture of incandescent bodies

Definitions

  • the invention is based on a method for the production of an electrically conductive hollow body for lamp construction according to the preamble of claim 1.
  • hollow bodies are, in particular, filaments for halogen incandescent lamps, but also other components for incandescent lamps or discharge lamps.
  • the photometric data of incandescent or halogen incandescent lamps are essentially determined by the design of the filament. If, for example, when designing a coil for a (halogen) incandescent lamp which is to be operated at a defined voltage, the power and luminous flux must be set, this is done by selecting a suitable effective wire length and a suitable effective wire diameter. Furthermore, when designing a filament, the geometry of the lamp; in particular, the heat transfer determining distance between the filament and the bulb wall, the Wär ⁇ metransport determining composition of the filling gas, the convection determining filling pressure, shading or radiative transport along the helix-determining geometry parameters of the helix, power losses at ends and holders, shading effects be considered by socket etc.
  • the two essential sizes of effective cross section / effective length (A / L) and the radiating surface O can not be varied independently. For example, if you want to change the ratio (A / L) over a variation of the wire diameter or effective wire length, pull this automatically changes the radiating surface O after itself. For example, if one wishes to make a luminaire more compact with otherwise unchanged photometric data in order to improve the optical properties when using the lamp in reflectors or the use of the filament in IRC lamps, one will try to reduce the effective wire length and the wire diameter such that the quotient (A / L) remains constant.
  • the object of the present invention is to provide methods for the production of hollow bodies which conduct electrically and are suitable for the construction of lamps.
  • the object is to provide a method for independent Va ⁇ riation of the ratio of (A / L) and O and thus the most compact design of a trained as a hollow body filament, which has a greater stability in lamp operation ,
  • this hollow body is often referred to as a hollow wire.
  • Its outer ⁇ diameter is typically in the range 20 microns to 3 mm, preferably less than 2.2 mm, its wall thickness is typically in the range 10 to 250 microns, preferably below 200 microns.
  • this hollow wire is used as a luminous body of incandescent lamps or as a replacement for the electrode coil of a fluorescent lamp.
  • the hollow wire develops special advantages when used as a filament of incandescent lamps.
  • the effective cross-section A and thus the ratio (A / L) can be changed without affecting the size of the radiating surface.
  • solutions for the production of hollow wires with diameters partly well below 1 mm, down to diameters of about 20 microns can be found.
  • a core wire made of a material A is coated with a second material B.
  • A is selected from A material existing solid wire at comparatively low temperatures at which initially is no diffusive mixing, coated with Ma ⁇ TERIAL B.
  • the mantle of the hollow wire is completely converted or converted into a further compound by a chemical reaction, or the starting material A is restored by a reverse reaction.
  • these methods are also applicable to other geometries, such as rectangular shapes or general prisms.
  • the hollow wires produced by these methods can also be used outside the range of lighting technology, for example as heating wires in Schu ⁇ radiators or as wires in high-frequency technology. Since diffusion plays an important role for all processes, and the longer the periods required for a diffusion step, the longer the distances to be returned, the methods described here are preferred for hollow wires with radii below 1 mm or shell thicknesses below 200 ⁇ m usable. For applications in lighting technology, however, just hollow wires in these dimensions are of interest. In some applications, use may also be made of the basic principles of both described methods. Brief description of the drawings
  • Figure 1 is a hollow wire in section
  • Figure 2 shows a hollow wire, wherein in the interior of the hollow space is still a solid wire with a smaller diameter
  • FIG. 3 shows an incandescent lamp with a hollow filament
  • FIG. 4 shows a fluorescent lamp with a hollow ignition coil
  • Figure 5 shows a hollow wire, wherein in the interior of the hollow space is still a solid wire with connection to the wall;
  • FIG. 6 shows a high-pressure sodium lamp with a hollow passage.
  • tungsten is deposited - eg by CVD - process.
  • CVD - process For the deposition of tungsten by CVD processes numerous methods are known, so that will not be discussed in detail here.
  • this wire is subjected to annealing in an atmosphere of flowing moist forming gas, preferably at room temperature. temperature range between 900 0 C and 1400 0 C - suspended. Since ⁇ at the carbon diffuses through the surrounding casing of tungsten outwardly and reacts at the wire ⁇ surface with the water rapidly to CO, which is then transported by the forming gas. This annealing process is continued until all the carbon has been removed from inside the wire.
  • an output wire made of tungsten is first coated with carbon in a CVD method.
  • a CVD method for the deposition of carbon Numerous methods are known, for example, based on the thermi ⁇ rule decomposition of CH4 CVD process. The product resulting from this process is re-coated with tungsten in the next process step.
  • the Carbon is again removed as described above by rapidly diffusing through the outer tungsten layer to the surface where it rapidly reacts with the water from the annealing gas to form carbon monoxide. This creates a wire in which there is a cavity between the inner core wire and the outer sheath wire, see Fig. 2.
  • a tantalum wire of diameter 80 ⁇ m is first coated with carbon (layer thickness, for example, 20 ⁇ m), on which tantalum (layer thickness, for example, 15 ⁇ m) is then deposited again.
  • the ab ⁇ decision of tantalum for example, by sputtering or CVD process again one.
  • the carbon in the intermediate layer is consumed to carburize the tantalum.
  • the further required for voll/i ⁇ gen carburizing carbon is slowly supplied from the outside via the gas phase and there is a cavity between the now-existing of TaC core wire and the existing of TaC coat.
  • a wire made of tantalum is first coated with carbon, for example, again in a CVD process.
  • the wire at higher tempera ⁇ reindeer, which are preferably between 2200 K and 2700 K, the carbon diffuses from the outer layer rapidly into the interior of the wire, and leads to a rapid formation of tantalum len. Because of the large excess of carbon on the outside of the wire The outer part of the wire is fully carburized very quickly, while inside the wire no carbon has yet arrived.
  • a certain disadvantage here is that for the diffusion of one metal through a second Metal usually longer times are needed and the chemical behavior of two metals is less different than that of a metal and the carbon ⁇ material. If possible, the thermal expansion coefficients of the metals should not differ too much, since heating and cooling steps occur in the processes described here. If the coefficients of thermal expansion differ too much, the temperature changes after the coating must be minimized, ie, for example, the coated wire must not be completely cooled until the conclusion of the diffusive process step.
  • the first example assumes the system tantalum - tungsten.
  • a tantalum wire is coated with tungsten.
  • the tantalum diffuses into the tungsten.
  • the system is operated at temperatures in the range between 1500 K ⁇ Be and 1600 K in an inert gas, which hydrogen chloride HCl (typically 0.1% to several percent) was added.
  • hydrogen chloride HCl typically 0.1% to several percent
  • tungsten As another example, consider a chrome wire coated with tungsten. At temperatures in the range between e.g. 1600 K and 2000 K, chromium reacts with bromine to form gaseous bromides, while tungsten is virtually inert to bromine (the reaction of tungsten with bromine takes place at lower temperatures). If, therefore, a tungsten-coated wire made of chromium is heated at temperatures preferably above 1600 K in an atmosphere of an inert gas containing bromine as an additive, the chromium diffused to the outside of the tungsten jacket is selectively removed by the reaction to form gaseous bromides.
  • Another exemplary embodiment is a tungsten- coated molybdenum wire.
  • the Mo diffuses through the outer tungsten cladding and thus reaches the surface.
  • the vapor pressure of the pure molybdenum is more than three orders of magnitude higher than that of the pure tungsten.
  • the vapor pressures of W and Mo over an alloy are different from those of the pure components, Mo evaporates much more easily than tungsten.
  • the removal of molybdenum at temperatures between 2400 K and 2800 K is made.
  • Be ⁇ seeks a helix of a tantalum wire diameter of 125 microns.
  • the helix consists of 6 turns. At a core factor of 5, 6 and a slope factor 2.5, the helix length is 16 mm.
  • the Ta helix is converted to a TaC helix by carburization in a CH4-containing atmosphere. The diameter increases by 8%.
  • the power consumption 40 W when operated at 12V, wherein a light ⁇ current of 1200 Im is measured.
  • tantalum wire of diameter 95 ⁇ m first with 10 ⁇ m carbon and then with 5 ⁇ m tantalum, which leads to the same outside diameter as before.
  • the coating with carbon is carried out on egg ⁇ ne CVD deposition using an Ar / CH 4 - mixture.
  • the deposition of tantalum is also carried out by a CVD process using TaC15 as a precursor, possibly even smaller amounts of hydrogen dosed ⁇ the.
  • the built-carbon layer is ver ⁇ disappeared, and they also observed a small hollow space in the center of the wire. This means that the basic principles of both procedures are used.
  • the effective cross section by about 25% smaller ge ⁇ been, with the result that one can practically the same light-technical data as above with a shorter by about 25% wire and achieve spiral length.
  • Such shortenings of the luminous element are of particular interest when used for lamps with IRC-coated pistons or reflector lamps.
  • the ellipse to which the wall of the bulb is formed may be formed is smaller, which represents a considerable procedural ⁇ technical simplification and makes some lamp types possible.
  • Figure 1 shows a hollow wire 1 in section with a given outer diameter and inner diameter.
  • the inner diameter can be variable, it encloses a cavity 2.
  • FIG. 2 shows highly schematically another hollow wire 1 in section with a solid wire 3 inside a Au ⁇ .hülle 4 sits.
  • FIG 3 shows an incandescent lamp 9, in particular Halogenglüh ⁇ lamp, with a piston 5, which is shaped as an ellipse (not shown, see for example DE-A 44 20 607).
  • a piston 5 On the piston 5, an infrared-reflective coating 6 is applied.
  • a halogen-containing filling is introduced and designed as a hollow ⁇ wire filament 1, which is arranged here transversely to the axis of the lamp.
  • the power supply lines 7 are clamped in the ends of the hollow wire or inserted ⁇ welded.
  • the luminous element can in particular also be arranged axially.
  • FIG. 4 shows a fluorescent lamp 10 known per se, wherein the electrodes 11 in the interior of the piston 12 are designed as a hollow wire.
  • the basic structure of such lamps is explained in more detail, for example, in JR Coaton and AM Marsden, Lamps and Lighting, 1997, Arnold, New York, page 197.
  • Important in the manufacturing process is merely that the wire is heated, which in addition to the application of a voltage to the wire other methods in question, for example, heating in an oven or heating by laser or HF.
  • solid wire in the cavity of the hollow wire expressly includes cases in which the solid wire 20 in the interior of the hollow wire 1 still has connection to the wall 21 of the outer shell 22, see Figure 5.
  • the cavity may also consist of several separated cavities , The exact structure depends on the process of the diffusion process.
  • Figure 6 shows the end of a ceramic Entladungsgefä ⁇ SLI 30 of a high pressure sodium lamp, said bushing 31 to which the electrode 32 is attached, is a hollow body made of niobium.
  • the passage 31 is fixed by means of glass solder 33 in an end plug 33.
  • the basic structure of such lamps is explained in more detail, for example, in JR Coaton and AM Marsden, Lamps and Lighting, 1997, Arnold, New York, p.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung eines Hohldrahtes für den Lampenbau, richtet sich auf einen Hohldraht, der als ein geschlossener zylindrischer Hohlkörper mit Hohlraum und Wand gestaltet ist, und der aus einem elektrisch leitendem Material hergestellt ist, wobei die Wandstärke des Hohlkörpers zwischen 10 und 250 µm liegt, bevorzugt zwischen 30 und 200 µm, und wobei der Außendurchmesser des Hohlkörpers kleiner gleich 3 mm beträgt. Das Verfahren verwendet ein erstes Material A und ein zweites Material B, auf die ein chemischer Prozess angewendet wird, und wobei der Hohlraum unter Mithilfe eines Diffusionsprozesses erzeugt wird.

Description

Titel: Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Hohlkörpers für den Lampenbau und zugehörige Lampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstel- lung eines elektrisch leitenden Hohlkörpers für den Lampenbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Hohlkörper sind insbesondere Leuchtkörper für Halogenglühlampen, aber auch andere Bauteile für Glühlampen oder Entladungslampen .
Stand der Technik
Die lichttechnischen Daten von Glühlampen bzw. Halogenglühlampen werden im wesentlichen durch die Auslegung der Glühwendel bestimmt. Müssen z.B. bei der Auslegung einer Wendel für eine (Halogen-) -Glühlampe, welche bei einer definierten Spannung betrieben werden soll, die Leistung und der Lichtstrom eingestellt werden, so geschieht dies durch Wahl einer geeigneten wirksamen Drahtlänge und eines passenden wirksamen Drahtdurchmessers. Weiterhin müssen bei der Auslegung einer Glühwendel die Geometrie der Lampe; insbesondere der den Wärmetransport bestimmende Abstand zwischen Glühwendel und Kolbenwand, die den Wär¬ metransport bestimmende Zusammensetzung des Füllgases, der die Konvektion bestimmende Fülldruck, die Abschattung bzw. den Strahlungstransport längs der Wendel bestimmende Geometrie-Parameter der Wendel, Leistungsverluste an Enden und Haltern, Abschattungseffekte durch Sockel usw. berücksichtigt werden. Alle diese Faktoren sind jedoch hinsichtlich der Auslegung der Wendel bei weitem nicht so bestimmend wie die Vorgabe der Werte von Leistung und Lichtstrom für eine gegebene Betriebsspannung. Dies ist darauf zurückzuführen, dass physikalisch gesehen der weitaus größte Teil der zugeführten elektrischen Leistung in Strahlung umgewandelt wird und somit gemäß der Ener¬ giebilanz die aufgenommene elektrische Leistung und die insgesamt emittierte Strahlung (und damit der Lichtstrom) bei gegebenen Materialeigenschaften im wesentlichen bestimmt werden durch - den für die Leistungsaufnahme relevanten wirksamen Querschnitt sowie die wirksame Länge des Wendeldrahts - die für die Emission von Strahlung und Licht wirksame strahlende Oberfläche.
Alle anderen Parameter wie Leistungsverluste über das Füllgas, Endenverluste usw. lassen sich durch Korrekturfaktoren berücksichtigen und haben einen weitaus geringe- ren Einfluss auf die Auslegung einer Wendel. Zusammenfas¬ send werden Leistung und Lichtstrom einer Glühwendel für vorgegebene Betriebs-Spannung und gegebene Materialeigenschaften im wesentlichen bestimmt durch das den elektrischen Widerstand und damit die Leistungsaufnahme bestim- mende Verhältnis aus wirksamen Querschnitt A und wirksa¬ mer Drahtlänge L, also (A/L) , sowie die die Leistungsab¬ gabe durch Strahlung direkt und indirekt (über die Ein¬ stellung der Wendeltemperatur) bestimmende strahlende O- berflache O. Diese Grundlagen der Wendelauslegung sind seit mehreren Jahrzehnten bekannt.
Bei Verwendung von Wendeln aus Glühdrähten können die beiden wesentlichen Größen wirksamer Querschnitt / wirksame Länge (A/L) und die strahlende Oberfläche O nicht unabhängig voneinander variiert werden. Möchte man z.B. das Verhältnis (A/L) über eine Variation des Drahtdurchmessers oder der wirksamen Drahtlänge ändern, so zieht dies automatisch eine Änderung der strahlenden Oberfläche O nach sich. Möchte man beispielsweise einen Leuchtkörper bei sonst unveränderten lichttechnischen Daten kompakter auslegen, um die optischen Eigenschaften bei Verwendung der Lampe in Reflektoren oder dem Gebrauch der Wendel in IRC-Lampen zu verbessern, so wird man versuchen, wirksame Drahtlänge und den Drahtdurchmesser so zu verringern, dass der Quotient (A/L) konstant bleibt. Bei Leuchtkör¬ pern aus Drähten führt eine Verringerung von Drahtlänge und Drahtdurchmesser aber automatisch zu einer Verringerung der strahlenden Oberfläche und damit zu einer Ände¬ rung der lichttechnischen Daten. D.h. man muss durch zusätzliche Maßnahmen versuchen, die strahlende Oberfläche wieder zu vergrößern. Diese kann beispielsweise im Gebrauch von Umspinnungswendeln (siehe DE-A 31 23 442) oder der Vergrößerung der Oberfläche durch Laserstruktu- rierung von planaren Leuchtkörpern bestehen, siehe US 6 464 551. Ein gewisser Nachteil dieser Vorgehensweisen ist, dass die dort erzeugten Strukturen bei Betrieb des Leuchtkörpers bei hohen Temperaturen durch Umlagerungs- prozesse allmählich zerstört werden. So verschmelzen z.B. durch Laserstrukturierung erzeugte Strukturen beim Betrieb des Leuchtkörpers bei hohen Temperaturen.
In der US-A 4 144 473 ist der Gebrauch von Netzen aus bevorzugt rechteckigen Wolframstreifen als Leuchtkörper beschrieben. Ziel ist die Vergrößerung der strahlenden
Oberfläche bei gleich bleibendem Querschnitt, also eine
Kompaktifizierung des Leuchtkörpers, die Verlangsamung der Hot-Spot-Bildung durch parallele Strompfade und die mechanische Stabilisierung des Leuchtkörpers. Da hier die
Hohlräume im Netz von außen erkennbar und zugreifbar -A-
sind, können konventionelle Ätzverfahren und Schneidverfahren zur Herstellung des Leuchtkörpers eingesetzt wer¬ den .
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern, die elektrisch leiten und für den Lampenbau geeignet sind, anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merk¬ male des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Bei der Verwendung als Glühdraht in Glühlampen steht die Aufgabe im Vordergrund, eine Methode zur unabhängigen Va¬ riation des Verhältnisses aus (A/L) und O und damit einer möglichst kompakten Auslegung eines als Hohlkörper ausgebildeten Leuchtkörpers anzugeben, welche eine größere Stabilität im Lampenbetrieb aufweist.
Weitere Aufgaben sind, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Leuchtkörpers anzugeben sowie eine Lampe mit derartigem Bauteil anzugeben.
Die Dimensionen des erfindungsgemäß hergestellten Hohlkörpers sind so klein, dass im folgenden dieser Hohlkörper oft auch als Hohldraht bezeichnet wird. Sein Außen¬ durchmesser liegt typisch im Bereich 20 μm bis 3 mm, bevorzugt unter 2,2 mm, seine Wandstärke liegt typisch im Bereich 10 bis 250 μm, bevorzugt unterhalb 200 μm. Bevorzugt wird dieser Hohldraht als Leuchtkörper von Glühlampen oder als Ersatz für die Elektrodenwendel einer Leuchtstofflampe eingesetzt.
Besondere Vorzüge entwickelt der Hohldraht bei Anwendung als Leuchtkörper von Glühlampen. Eine unabhängige Variation der beiden Größen (A/L) und O ist nur damit in weiten Grenzen ohne Inkaufnahme spezieller Nachteile mög¬ lich. Bei Verwendung von Hohldrähten können der wirksame Querschnitt A und damit das Verhältnis (A/L) verändert werden, ohne dabei die Größe der strahlenden Oberfläche zu beeinflussen. Dazu müssen jedoch Lösungen zur Herstellung von Hohldrähten mit Durchmessern zum Teil deutlich unter 1 mm, bis hinunter zu Durchmessern von um 20 μm, gefunden werden.
Erstmals wurde nun erkannt, dass die Herstellung von der¬ artigen Hohldrähten über chemische Prozesse in Verbindung mit Diffusion möglich ist. Bei Verwendung von Hohldrähten reduziert sich auch die Wärmeleitung in axialer Richtung. Dabei stehen zwei verschiedene Verfahrensführungen zur Verfügung, durch welche sich Hohldrähte herstellen lassen .
Das Grundprinzip des ersten Verfahrens lässt sich vereinfacht wie folgt darstellen:
(1) Ein aus einem Material A bestehender Kerndraht wird mit einem zweiten Material B beschichtet bzw. umgeben.
(2) Wesentlich ist, dass bei Wahl einer hinreichend hohen Temperatur eine Diffusion des Materials A durch das Material B zur Oberfläche von Material B erfolgt. Dies er- laubt die Entfernung von Material A aus dem Inneren des Drahtes .
(3) Im nächsten Schritt wird das zur äußeren Oberfläche von Material B diffundierte Material A dort weitgehend selektiv durch Abdampfen und/oder chemische Prozesse entfernt, so dass zum einen der Konzentrations-Gradient für die Konzentration von Material A in Material B erhalten bleibt, und zum anderen kein bzw. nur ein geringer Abtrag an Material B erfolgt.
(4) Es bleibt dann ein Mantel aus Material B, d.h. ein Hohldraht, zurück.
Zu dem angegebenen einfachen Schema existieren zahlreiche Modifikationen. Z.B. können mehrere Beschichtungen zum Einsatz kommen, oder das Material B wird zwischenzeitlich in ein anderes Material umgewandelt, usw.. Die Schritte zwei und drei in obiger Verfahrensführung können sowohl gleichzeitig als auch abwechselnd nacheinander ausgeführt werden. Wesentlich ist, dass stets ein Konzentrationsgra¬ dient für Material A besteht, so dass eine treibende Kraft für die Diffusion existiert. Darauf wird anhand ei¬ niger Beispiele eingegangen.
Das Grundprinzip für das zweite Verfahren lässt sich wie folgt zusammenfassen.
(1) Ein aus Material A bestehender Volldraht wird bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen, bei denen zunächst noch keine diffusive Vermischung erfolgt, mit Ma¬ terial B beschichtet.
(2) Dann wird das System auf höhere Temperaturen gebracht, bei denen Material B in Material A diffundiert und eine chemische Verbindung wesentlich geringerer Dichte als Material A entsteht. Wegen des großen Überschusses an Material B auf der Außenseite des Drahtes wird der äu¬ ßere Mantel des Drahtes sehr schnell komplett umgesetzt, während der innere Kern noch praktisch gar nicht reagiert hat. D.h. der äußere Mantel versucht, sich gegen den Kern auszudehnen. Dabei werden auf den inneren Kern unter anderem radiale Zugspannungen ausgeübt, welche dazu führen, dass der innere Kern auseinandergerissen wird und in der Mitte ein Hohlraum entsteht. D.h. bei Betrachtung des Querschnitts findet man in der Mitte ein Loch.
(3) Je nach Verfahrensziel wird der Mantel des Hohldrahts komplett umgesetzt oder durch chemische Reaktion in eine weitere Verbindung verwandelt bzw. durch eine Umkehrreak- tion das Ausgangsmaterial A wiederhergestellt.
Sinngemäß sind diese Verfahren auch auf andere Geometrien anwendbar, z.B. rechteckige Formen bzw. allgemein Prismen. Die nach diesen Verfahren hergestellten Hohldrähte können auch außerhalb des Bereichs der Lichttechnik ein- gesetzt werden, beispielsweise als Heizdrähte in Heiz¬ strahlern oder als Drähte in der Hochfrequenztechnik. Da für alle Verfahren die Diffusion eine wichtige Rolle spielt, und die für einen Diffusionsschritt benötigten Zeitdauern um so größer sind, je länger die zurückzule- genden Strecken sind, sind die hier beschriebenen Verfahren bevorzugt für Hohldrähte mit Radien unterhalb 1 mm bzw. Manteldicken unterhalb 200 μm verwendbar. Für Anwendungen in der Lichttechnik sind jedoch gerade Hohldrähte in diesen Dimensionen von Interesse. In einigen Anwendun- gen kann auch gleichzeitig von den Grundprinzipien beider beschriebener Verfahren Gebrauch gemacht werden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zei¬ gen :
Figur 1 ein Hohldraht im Schnitt;
Figur 2 ein Hohldraht, wobei sich im Inneren des Hohl raums noch ein Volldraht mit kleinerem Durchmesser befindet;
Figur 3 eine Glühlampe mit hohlem Glühdraht;
Figur 4 eine Leuchtstofflampe mit hohler Zündwendel;
Figur 5 ein Hohldraht, wobei sich im Inneren des Hohl raums noch ein Volldraht mit Verbindung zur Wand befindet;
Figur 6 eine Natriumhochdrucklampe mit hohler Durchführung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden werden zur weiteren Verdeutlichung der Herstellverfahren einige Ausführungsbeispiele beschrieben.
Im ersten Ausführungsbeispiel geht man von einer Kohlen- stofffaser bzw. einem Bündel verdrillter Kohlenstofffasern aus. Darauf wird - z.B. durch CVD - Verfahren - Wolfram abgeschieden. Zur Abscheidung von Wolfram durch CVD-Prozesse sind zahlreiche Verfahren bekannt, so dass darauf hier nicht im Detail eingegangen wird. Abschlie- ßend wird dieser Draht einer Glühung in einer Atmosphäre aus strömendem feuchtem Formiergas - bevorzugt im Tempe- raturbereich zwischen 9000C und 14000C - ausgesetzt. Da¬ bei diffundiert der Kohlenstoff durch den ihn umgebenden Mantel aus Wolfram nach außen und reagiert an der Draht¬ oberfläche mit dem Wasser rasch zu CO, welches dann durch den Formiergasstrom abtransportiert wird. Dieser Glühpro- zess wird solange fortgesetzt, bis sämtlicher Kohlenstoff aus dem Inneren des Drahtes entfernt ist. Dann verbleibt ein Hohlraum im Drahtinneren. Da die Zeiten für die Diffusion des Kohlenstoffs zumindest bei Temperaturen um 1000 0C noch recht groß sind, kann man alternativ die Diffusion des Kohlenstoffs bei deutlich höheren Tempera¬ turen oberhalb 20000C erfolgen zu lassen. Um die Bildung von Wolframoxiden bei einem Überschuss an Feuchtigkeit zu vermeiden, sollte dieser Schritt in einer trockenen I- nertgasatmosphäre vorgenommen werden. Die Entfernung des Kohlenstoffs erfolgt somit also durch alternierende Glü¬ hung des Drahtes in einer trockenen Inertgas-Atmosphäre bei Temperaturen oberhalb 20000C und einer feuchten Glühung bei Temperaturen um 10000C. Bei Gebrauch einer Glüh- temperatur von 14000C in einer feuchten Atmosphäre kommt man in der Regel ohne die zwischengeschaltete trockene Glühung bei höheren Temperaturen aus. Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch den erzeugten Draht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Ausgang- draht aus Wolfram in einem CVD-Verfahren zunächst mit Kohlenstoff beschichtet. Zur Abscheidung von Kohlenstoff sind zahlreiche Verfahren bekannt, z.B. auf der thermi¬ schen Zersetzung von CH4 beruhende CVD-Verfahren . Das aus diesem Prozess resultierende Erzeugnis wird im nächsten Prozessschritt wieder mit Wolfram beschichtet. Durch Glü¬ hung in feuchtem Stickstoff bei 9000C - 14000C wird der Kohlenstoff wie oben beschrieben wieder entfernt, indem er durch die äußere Wolfram-Schicht rasch zur Oberfläche diffundiert, wo er mit dem Wasser aus dem Glühgas rasch zu Kohlenmonoxid reagiert. Dabei entsteht ein Draht, bei welchem sich zwischen dem inneren Kerndraht und dem äußeren Manteldraht ein Hohlraum befindet, siehe Abb. 2.
Im nächsten Ausführungsbeispiel wird ein Tantaldraht des Durchmessers 80 μm zunächst mit Kohlenstoff (Schichtdicke z.B. 20 μm) beschichtet, auf welcher dann wieder Tantal (Schichtdicke z.B. 15 μm) abgeschieden wird. Die Ab¬ scheidung von Tantal erfolgt z.B. durch Sputtern oder wieder einem CVD Prozess. Beim Erhitzen des so beschichteten Drahtes in einer Methan enthaltenden Atmosphäre wird der Kohlenstoff in der Zwischenschicht zur Carburie- rung des Tantals aufgezehrt. Der weitere zur vollständi¬ gen Carburierung benötigte Kohlenstoff wird langsamer von außen über die Gasphase zugeführt und es entsteht ein Hohlraum zwischen dem nun aus TaC bestehendem Kerndraht und dem aus TaC bestehendem Mantel.
Alle bisher angegebenen Beispiele sind dem Grundprinzip des ersten Verfahrens zuzuordnen. Im Folgenden wird ein auf dem Grundprinzip des zweiten Verfahrens beruhendes Beispiel angegeben. In diesem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Draht aus Tantal zunächst - z.B. wieder in einem CVD-Verfahren - mit Kohlenstoff beschichtet. Beim anschließenden Erhitzen des Drahtes auf höhere Temperatu¬ ren, welche bevorzugt zwischen 2200 K und 2700 K liegen, diffundiert der Kohlenstoff aus der äußeren Schicht rasch in das Innere des Drahtes ein und führt zu einer schnel- len Bildung von Tantalcarbid. Wegen des großen Überschusses von Kohlenstoff auf der Außenseite des Drahtes wird der äußere Teil des Drahtes sehr schnell voll carbu- riert, während im Inneren des Drahtes noch kein Kohlenstoff angekommen ist. Bei der Überführung von Tantal in Tantalcarbid kommt es zu einer Volumenausdehnung von ca. 21% wie seit langer Zeit bekannt. Somit versucht sich bei diesem Vorgang der äußere bereits carburierte Teil des Drahtes stark auszudehnen, während der innere nicht car¬ burierte Kern des Drahtes zunächst keine Tendenz zur Aus¬ dehnung zeigt. Dies führt dazu, dass der innere Teil des Drahtes unter anderem unter radiale Zugspannungen gesetzt wird. Diese den inneren Teil des Drahtes „auseinander¬ reißenden" Spannungen bewirken, dass in der Mitte des Drahtes ein Hohlraum entsteht, bzw. dass der Drahtquerschnitt in der Mitte ein Loch aufweist. Anschließend kann man den erzeugten Hohldraht vollständig zu Tantalcarbid durchcarburieren, so daß eine Glühwendel aus Hohldraht aus Tantalcarbid entsteht. Alternativ kann man den Koh¬ lenstoff durch eine feuchte Glühung wieder entfernen, um einen Hohldraht aus Tantal zu erhalten. Carburiert man hingegen das Tantal zu Tantal-Carbid wie sonst in der Li¬ teratur beschrieben in einer Atmosphäre aus einem Inertgas und Methan, wobei die Konzentrationen des Methans so gering gewählt werden, dass sich keine KohlenstoffSchicht auf der Außenseite des Drahtes abscheidet, so kommt es im Drahtinneren zum Aufbau eines flacheren Gradienten der Kohlenstoffkonzentration, so dass sich kein Hohlraum in der Mitte des Drahtes bildet.
Auch eine Anwendung von zwei metallischen Materialien anstatt Kohlenstoff und einem metallischen Komponente ist prinzipiell möglich. Ein gewisser Nachteil dabei ist, dass für die Diffusion eines Metalls durch ein zweites Metall meist längere Zeiten gebraucht werden und auch das chemische Verhalten zweier Metalle sich weniger unterscheidet als dasjenige eines Metalls und des Kohlen¬ stoffs. Nach Möglichkeit sollten sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Metalle nicht zu stark unterscheiden, da bei den hier beschriebenen Verfahren Aufheiz- und Abkühlschritte auftreten. Unterscheiden sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu stark, so müssen die Temperaturänderungen nach der Beschichtung mi- nimiert werden, d.h. z.B. dass der beschichtete Draht bis nach Abschluss des diffusiven Verfahrensschritts nicht vollständig abgekühlt werden darf.
Im ersten Beispiel wird vom System Tantal - Wolfram ausgegangen. Zunächst wird ein Tantaldraht mit Wolfram be- schichtet. Bei Gebrauch höherer Temperaturen - bevorzugt oberhalb 1800 K - diffundiert das Tantal in das Wolfram. Zur weitgehend selektiven Entfernung des Tantals von der Drahtoberfläche wird das System bei Temperaturen im Be¬ reich zwischen 1500 K und 1600 K in einem Inertgasstrom betrieben, welchem Chlorwasserstoff HCl (typischerweise 0,1 % bis mehrere Prozent) beigefügt wurde. In dem ange¬ geben Temperaturbereich ist die Löslichkeit des Tantals in der Gasphase deutlich größer als diejenige des Wolf¬ rams, so dass das nach außen diffundierte Tantal weitge- hend selektiv entfernt wird. Der Gebrauch höherer Temperaturen ist zur selektiven Entfernung des Wolframs nicht geeignet, weil sich dann die Löslichkeiten von Tantal und Wolfram in der Gasphase kaum unterscheiden. Somit müssen hier die Verfahrensschritte „Diffusion des Ta zur Draht- Oberfläche" und „selektive Entfernung des Tantals an der Drahtoberfläche" abwechselnd nacheinander durchgeführt werden. Während der Diffusionsschritte wird der Draht da¬ bei in einer nichtreaktiven Atmosphäre betrieben.
Als weiteres Beispiel sei ein Draht aus Chrom betrachtet, der mit Wolfram beschichtet wird. Bei Temperaturen im Be- reich zwischen z.B. 1600 K und 2000 K reagiert Chrom mit Brom unter Bildung gasförmiger Bromide, während Wolfram gegen Brom praktisch inert ist (die Reaktion von Wolfram mit Brom findet bei niedrigeren Temperaturen statt) . Setzt man also einen mit Wolfram beschichteten Draht aus Chrom bei Temperaturen bevorzugt oberhalb 1600 K einer Atmosphäre eines Inertgases aus, welches Brom als Zusatz enthält, so wird das an die Außenseite des Wolframmantels diffundierte Chrom selektiv durch die Reaktion zu gasförmigen Bromiden entfernt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ein mit Wolfram be¬ schichteter Molybdändraht. Bei hohen Temperaturen deutlich oberhalb 2000 K diffundiert das Mo durch den äußeren Wolfram-Mantel und gelangt so zur Oberfläche. Bei den hier bevorzugt zu verwendenden Temperaturen liegt der Dampfdruck des reinen Molybdäns um mehr als drei Zehnerpotenzen über denjenigen des reinen Wolframs. Auch wenn die Dampfdrücke von W und Mo über einer Legierung sich von denen der reinen Komponenten unterscheiden, dampft Mo doch erheblich leichter ab als Wolfram. Bevorzugt wird die Entfernung des Molybdäns bei Temperaturen zwischen 2400 K und 2800 K vorgenommen.
Im Folgenden wird ein konkretes Beispiel gegeben. Be¬ trachtet wird eine Wendel aus einem Tantaldraht des Durchmessers 125 μm. Die Wendel besteht aus 6 Windungen. Bei einem Kernfaktor von 5, 6 und einem Steigungsfaktor 2,5 beträgt die Wendellänge 16 mm. Die Ta Wendel wird durch Carburierung in einer CH4 enthaltenden Atmosphäre in eine TaC Wendel umgewandelt. Dabei vergrößert sich der Durchmesser um 8%. In einer mit Xenon und Brommethan ge- füllten Lampe (Kolbendurchmesser 11 mm) beträgt die Leistungsaufnahme 40 W bei Betrieb an 12V, wobei ein Licht¬ strom von 1200 Im gemessen wird.
Unter Nutzung der hier beschriebenen Grundprinzipien kann man alternativ einen Tantaldraht des Durchmessers 95 μm zunächst mit 10 μm Kohlenstoff und dann mit 5 μm Tantal beschichten, was zu demselben Außendurchmesser führt wie vorher. Die Beschichtung mit Kohlenstoff erfolgt über ei¬ ne CVD-Abscheidung unter Nutzung eines Ar / CH4 - Gemisches. Die Abscheidung von Tantal erfolgt ebenfalls durch einen CVD-Prozess unter Nutzung von TaC15 als Precursor, wobei ggf. noch geringere Mengen Wasserstoff dosiert wer¬ den. Nach dem Carburieren in einer Methan enthaltenden Atmosphäre ist die eingebaute Kohlenstoff-Schicht ver¬ schwunden, und man beobachtet zudem einen kleinen Hohl- räum in der Mitte des Drahtes. D.h. hier wird von den Grundprinzipien beider Verfahren Gebrauch gemacht. Insgesamt ist der wirksame Querschnitt um ca. 25% kleiner ge¬ worden, was dazu führt, dass man praktisch dieselben licht-technischen Daten wie oben angegeben mit einer um ca. 25% kürzeren Draht- und damit Wendellänge erreichen kann .
Solche Verkürzungen des Leuchtkörper sind insbesondere bei Anwendung für Lampen mit IRC-beschichtetem Kolben o- der Reflektorlampen interessant. Z.B. kann man bei Ener- giespar-Halogenglühlampen mit Infrarot-reflektierender Schicht die Ellipse, zu der die Wand des Kolbens geformt ist, kleiner auslegen, was eine erhebliche verfahrens¬ technische Vereinfachung darstellt und manche Lampentypen erst möglich macht.
Figur 1 zeigt einen Hohldraht 1 im Schnitt mit gegebenem Außendurchmesser und Innendurchmesser. Der Innendurchmesser kann variabel sein, er umschließt einen Hohlraum 2.
Figur 2 zeigt stark schematisiert einen anderen Hohldraht 1 im Schnitt, wobei ein Volldraht 3 im Innern einer Au¬ ßenhülle 4 sitzt.
Figur 3 zeigt eine Glühlampe 9, insbesondere Halogenglüh¬ lampe, mit einem Kolben 5, der als Ellipse geformt ist (nicht dargestellt, siehe beispielsweise DE-A 44 20 607). Auf dem Kolben 5 ist ein Infrarot-reflektierende Be- schichtung 6 aufgebracht. Im Innern des Kolbens ist eine halogenhaltige Füllung eingebracht sowie ein als Hohl¬ draht ausgeführter Leuchtkörper 1, der hier quer zur Achse der Lampe angeordnet ist. Die Stromzuführungen 7 sind in die Enden des Hohldrahts eingeklemmt oder einge¬ schweißt. Der Leuchtkörper kann hier insbesondere auch axial angeordnet sein.
Eine weitere Anwendungsgebiet ist die Verwendung von Hohldrähten in Niederdruck- und Hochdruckentladungslampen. Dadurch können die lichttechnischen Eigenschaften verbessert werden. Figur 4 zeigt eine an sich bekannten Leuchtstofflampe 10, wobei die Elektroden 11 im Innern des Kolbens 12 als Hohldraht ausgeführt sind. Der grundsätzliche Aufbau derartiger Lampen ist beispielsweise in J. R. Coaton und A. M. Marsden, Lamps and Lighting, 1997, Arnold, New York, S. 197, näher erläutert. Wichtig beim Herstellverfahren ist lediglich, dass der Draht erhitzt wird, wofür außer dem Anlegen einer Spannung an den Draht auch andere Methoden in Frage kommen, z.B. das Erhitzen in einem Ofen oder Erhitzen durch Laser oder HF.
Der Begriff "Volldraht im Hohlraum des Hohldrahts" schließt ausdrücklich auch Fälle ein, in denen der Volldraht 20 im Innern des Hohldrahts 1 noch Verbindung zur Wand 21 der Außenhülle 22 hat, siehe Figur 5. Dabei kann der Hohlraum auch aus mehreren voneinander abgetrennten Hohlräumen bestehen. Die genaue Struktur hängt von der Verfahrensführung des Diffusionsprozesses ab.
Figur 6 zeigt das Ende eines keramischen Entladungsgefä¬ ßes 30 einer Natriumhochdrucklampe, wobei die Durchführung 31, an der die Elektrode 32 befestigt ist, ein Hohlkörper aus Niob ist. Die Durchführung 31 ist mittels Glaslot 33 in einem Endstopfen 33 befestigt. Der grundsätzliche Aufbau derartiger Lampen ist beispielsweise in J. R. Coaton und A. M. Marsden, Lamps and Lighting, 1997, Arnold, New York, S. 240, näher erläutert .

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Hohldrahtes für den Lampenbau, wobei der Hohldraht als ein geschlossener zylindrischer Hohlkörper mit Hohlraum und Wand gestaltet ist, der aus einem elektrisch leitendem Mate- rial hergestellt ist, wobei die Wandstärke des Hohl¬ körpers zwischen 10 und 250 μm liegt, bevorzugt zwi¬ schen 30 und 200 μm, und wobei der Außendurchmesser des Hohlkörpers kleiner gleich 3 mm beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein erstes Mate- rial A und ein zweites Material B verwendet, und darauf einen chemischen Prozess anwendet, wobei der Hohlraum unter Mithilfe eines Diffusionsprozesses erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Materialien A oder B verbleibt, während das zweite Material ein Hilfsstoff ist, der später, während des Erzeugens des Hohlraums, wieder entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Hohldrahts, der als geschlossener zylindrischer
Hohlkörper mit einem Innendurchmesser von maximal 2 mm und einer Wandstärke zwischen 10 und 200 μm ges¬ taltet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- im ersten Schritt des Verfahrens wird ein Kern- draht mit einem maximalen Durchmesser von 2 mm aus einem ersten Material mit einem zweiten Material beschichtet;
- im zweiten Schritt wird zur Erzeugung des Hohlraums in der Mitte des Drahtes ein diffusiver Ver- fahrensschritt bei Temperaturen deutlich oberhalb der Raumtemperatur angewendet .
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Hohlraums wenigstens ein Hilfsstoff verwendet wird, welcher später wieder entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Kohlenstoff lösendes Me¬ tall ist, insbesondere Wolfram, Molybdän, Tantal, Niob, Hafnium, oder Zirkon, und dass das zweite Ma¬ terial Kohlenstoff ist, wobei
- in einem ersten Schritt ein Draht aus einer Kohlenstofffaser oder einem Bündel von Kohlenstofffa¬ sern mit dem Kohlenstoff lösenden Metall beschichtet wird, und anschließend
-in einem zweiten Schritt, dem Diffusionsprozess, unter Erhitzung, insbesondere durch Anlegen einer Wechsel- oder Gleichspannung, des so beschichteten Drahts bei alternierendem Betrieb (a) in einer trockenen Inertgasatmosphäre bei Tempe¬ raturen von mindestens 1600 0C, bevorzugt über 2000 0C, sowie
(b) in einer Wasserdampf enthaltenden Inertgasatmosphäre bei Temperaturen zwischen 900 und HOO0C
der Kohlenstoff aus dem Inneren entfernt wird, so dass ein Hohldraht entsteht.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Kohlenstoff lösendes Me- tall ist, insbesondere Wolfram, Molybdän, Tantal, Niob, Hafnium, oder Zirkon, und dass das zweite Ma¬ terial Kohlenstoff ist, wobei
- in einem ersten Schritt ein Draht aus einer Kohlenstofffaser oder einem Bündel von Kohlenstofffa- sern mit dem Kohlenstoff lösenden Metall beschichtet wird, und anschließend
-in einem zweiten Schritt, dem Diffusionsprozess, durch Erhitzen, insbesondere unter Anlegen einer Wechsel- oder Gleichspannung, des so beschichteten Drahts in einer Wasserdampf enthaltenden Inertgasatmosphäre bei Temperaturen bevorzugt zwischen 1100 und 1600 0C der Kohlenstoff aus dem Inneren entfernt wird, so dass ein Hohldraht entsteht.
7. Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung eines Hohldrahts, der als geschlossener zylindrischer Hohlkörper mit einem Innendurchmesser von maximal 2 mm und einer Wandstärke zwischen 10 und 200 μm ges¬ taltet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- im ersten Schritt wird ein Volldraht aus einem ersten Material A mit einem maximalen Durchmesser von 2 mm mit einem zweiten Material B beschichtet;
- im zweiten Schritt wird bei hinreichend hohen Tem¬ peraturen, so dass die Diffusion schnell abläuft, das erste Material A durch das zweite Material B hindurch zur äußeren Oberfläche diffundiert,
- im dritten Schritt, der bevorzugt parallel oder gleichzeitig oder alternierend zum zweiten stattfin¬ det, wird das Material A an der Oberfläche selektiv in einer chemischen Reaktion oder durch Abdampfen entfernt, so dass ein Hohldraht aus Material B zu- rückbleibt, welcher ggf. durch weitere chemische Re¬ aktionen noch umgesetzt werden kann.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusion und die Entfernung des Materials A bei verschiedenen Temperaturen in alternierenden Schritten durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Kohlenstoff lösendes Me¬ tall ist, insbesondere Wolfram, Molybdän, Tantal, Niob, Hafnium, oder Zirkon, und dass das zweite Ma¬ terial Kohlenstoff ist, wobei - in einem ersten Schritt ein Draht aus einer Kohlenstofffaser oder einem Bündel von Kohlenstofffa¬ sern mit dem Kohlenstoff lösenden Metall beschichtet wird, und anschließend
-in einem zweiten Schritt, dem Diffusionsschritt, mittels Erhitzen, bevorzugt unter Anlegen einer Wechsel- oder Gleichspannung, des so beschichteten Drahts bei alternierendem Betrieb (a) in einer trockenen Inertgasatmosphäre bei Tempe¬ raturen von mindestens 1600 0C, bevorzugt über 2000 0C, sowie
(b) in einer Wasserdampf enthaltenden Inertgasatmosphäre bei Temperaturen zwischen 900 und HOO0C
der Kohlenstoff außen entfernt wird, so dass ein Hohldraht entsteht.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich- net, dass das erste Material ein Kohlenstoff lösen- des Metall ist, insbesondere Wolfram, Molybdän, Tan- tal, Niob, Hafnium, oder Zirkon, und dass das zweite Material Kohlenstoff ist, wobei - in einem ersten Schritt ein Draht aus einer Kohlenstofffaser oder einem Bündel von Kohlenstofffa- sern mit dem Kohlenstoff lösenden Metall beschichtet wird, und anschließend
-in einem zweiten Schritt, dem Diffusionsschritt, mittels Erhitzen, bevorzugt unter Anlegen einer Wechsel- oder Gleichspannung, des so beschichteten Drahts in einer Wasserdampf enthaltenden Inertgasatmosphäre bei Temperaturen bevorzugt zwischen 1300 und 1600 0C der Kohlenstoff außen entfernt wird, so dass ein Hohldraht entsteht.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass ein Kerndraht aus einem Kohlenstoff lösen¬ den Metall als erstem Material zunächst mit Kohlen¬ stoff als zweitem Material und dann wieder mit dem jeweiligen Metall beschichtet wird und bei der an¬ schließenden Erhitzung der Kohlenstoff durch eine geeignete Verfahrensführung wieder entfernt wird, so dass ein Hohldraht entsteht, in dessen Hohlraum noch ein Volldraht mit kleinerem Durchmesser eingelagert ist .
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass zur Herstellung eines Hohldrahtes aus ei¬ nem Carbide bildenden Metall, insbesondere aus WoIf- ramcarbid, Molybdäncarbid, Tantalcarbid, Hafniumcar- bid, Niobcarbid bzw. aus Legierungen verschiedener Carbide, -in einem ersten Schritt ein Volldraht eines Metalls als erstem Material zunächst mit Kohlenstoff als zweitem Material und dann zusätzlich mit demselben oder einem anderen Carbide bildenden Metall beschichtet wird, und -im zweiten Schritt bei Erhitzung des Drahtes in ei- ner Methan oder einer anderen Kohlenwasserstoff enthaltenden Atmosphäre der Kohlenstoff aus der Kohlen¬ stoff-Schicht zunächst zur Carburierung des Metalls / der Metalle aufgezehrt wird und anschließend durch weitere Kohlenstoff-Zufuhr aus der Gasphase eine vollständige Carburierung erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass das erste und das zweite Material jeweils ein Metall ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass zur Herstellung eines Hohldrahts aus
Wolfram das erste Metall Wolfram und das zweite Me¬ tall Tantal ist, wobei -im ersten Schritt ein Tantaldraht mit Wolfram be¬ schichtet wird -und im zweiten Schritt, insbesondere durch Anlegen einer Wechsel- oder Gleichspannung an diesen Draht, bei alternierendem Betrieb zwischen den folgenden Schritten (a) und (b) :
(a) in einer Inertgasatmosphäre bei weit über 2000 K, bevorzugt bei mindestens 2300 K, und
(b) in einer HCl enthaltenden Atmosphäre bei Tempe¬ raturen zwischen 1500 K und 1600 K das Tantal aus dem Inneren entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass Herstellung eines Hohldrahts aus Wolfram das erste Metall Chrom oder Eisen ist und das zweite Metall Wolfram ist, wobei -im ersten Schritt ein Chrom- oder Eisendraht mit Wolfram beschichtet wird; -in einem zweiten Schritt, insbesondere durch Anle¬ gen einer Wechsel- oder Gleichspannung an diesen Draht, in einer Brom enthaltenden Atmosphäre bei Temperaturen oberhalb 1600 K das Chrom oder Eisen aus dem Drahtinneren entfernt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Herstellung eines Hohldrahts aus Wolfram das erste Metall Molybdän und das zweite Me¬ tall Wolfram ist, wobei -im ersten Schritt ein Molybdändraht zunächst mit Wolfram beschichtet wird;
-in einem zweiten Schritt, insbesondere durch Anle¬ gen einer Spannung an den Draht, bei einer Temperatur zwischen 2400 K und 2800 K das Molybdän aus dem Drahtinneren im Vakuum oder in einer Inertgasat- mosphäre entfernt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass für die Herstellung eines Hohldrahts aus Tantalcarbid, Tantalborid, Tantalnitrid bzw. Legie¬ rungen dieser Verbindungen bzw. aus Carbiden, Nitri- den, Boriden des Hafniums, Zirkoniums, Niobs, Wolf¬ rams, Molybdäns, -im ersten Schritt ein Hohldraht aus Tantal, Hafni¬ um, Zirkon, Niob, Wolfram oder Molybdän hergestellt wird, - im zweiten Schritt dann dieser Hohldraht durch Carburierung, Borierung oder Nitrierung in die genannten Verbindungen umgesetzt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Hohldrahts, der als geschlossener zylindrischer Hohlkörper mit einem Innendurchmesser von maximal 2 mm und einer Wandstärke zwischen 10 und 200 μm ges¬ taltet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- im ersten Schritt des Verfahrens wird ein Voll¬ draht aus einem Material A mit einem Material B be- schichtet, ohne dass Material B wesentlich in Mate¬ rial eindiffundiert,
- im zweiten Schritt des Verfahrens wird bei ausrei¬ chend hoher Temperatur das Materials B in Material A eindiffundiert, wobei es zu einer so großen Ausdeh- nung kommt, dass durch die dabei aufgebauten Spannungen ein Hohlraum in der Mitte des Drahtes entsteht.
19. Verfahren nach Anspruch 11 zur Herstellung eines Hohldrahts, der als geschlossener zylindrischer Hohlkörper mit einem Innendurchmesser von maximal 2 mm und einer Wandstärke zwischen 10 und 200 μm ges¬ taltet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- im ersten Schritt des Verfahrens wird ein Kern¬ draht mit einem maximalen Durchmesser von 2 mm aus einem ersten Material mit einem zweiten Material beschichtet;
- im zweiten Schritt wird zur Erzeugung des Hohlraums in der Mitte des Drahtes ein diffusiver Verfahrensschritt bei Temperaturen deutlich oberhalb der Raumtemperatur angewendet, wobei zur Herstellung des Hohlraums wenigstens ein Hilfsstoff verwendet wird, welcher später wieder entfernt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kerndraht aus diesem Metall -in einem ersten Schritt bei einer Temperatur, bei der der Kohlenstoff noch nicht in das Metall eindif¬ fundiert, zunächst mit Kohlenstoff beschichtet wird und anschließend
- in einem zweiten Verfahrensschritt die Temperatur deutlich erhöht wird, so dass der Kohlenstoff sehr schnell in den äußeren Teil des Metalldrahts ein¬ dringt und bewirkt, dass dieser sich sehr schnell ausdehnt, was dazu führt, dass sich in dem inneren Teil des Drahtes, in welchem noch kein Kohlenstoff angekommen ist, ein Hohlraum bildet.
21. Verfahren nach Anspruch 11, zur Herstellung eines Hohldrahts, der als geschlossener zylindrischer Hohlkörper mit einem Innendurchmesser von maximal 2 mm und einer Wandstärke zwischen 10 und 200 μm ges- taltet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- im ersten Schritt wird ein Volldraht aus einem ersten Material A mit einem maximalen Durchmesser von 2 mm mit einem zweiten Material B beschichtet;
- im zweiten Schritt wird bei hinreichend hohen Tem- peraturen, so dass die Diffusion schnell abläuft, das erste Material A durch das zweite Material B hindurch zur äußeren Oberfläche diffundiert,
- im dritten Schritt wird das Material A an der O- berfläche selektiv in einer chemischen Reaktion oder durch Abdampfen entfernt, so dass ein Hohldraht aus Material B zurückbleibt, welcher ggf. durch weitere chemische Reaktionen noch umgesetzt werden kann, - wobei die Diffusion im zweiten Schritt und die Entfernung des Materials A im dritten Schritt bei verschiedenen Temperaturen in alternierenden Schrit- ten durchgeführt wird.
22. Leuchtkörper für eine Lampe, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Leuchtkörper als ein geschlosse¬ ner zylindrischer Hohlkörper mit Wand und Hohlraum gestaltet ist, der aus einem geeignet behandelten Draht aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist, so dass die Wandstärke des Hohlkörpers zwischen 10 und 200 μm liegt, bevorzugt zwischen 30 und 200 μm.
23. Leuchtkörper nach Anspruch 22, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Außendurchmesser des Hohlkörpers kleiner gleich 2 mm beträgt.
24. Leuchtkörper nach Anspruch 22, dadurch gekenn- zeichnet, dass im Hohlraum ein Volldraht angeordnet ist .
25. Elektrische Lampe, die einen Hohlkörper, der nach einem der Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 19 hergestellt ist, als Bauteil enthält.
26. Lampe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine Glühlampe ist, wobei das Bauteil ein Leuchtkörper ist, der der Lichterzeugung dient und insbesondere bei Temperatur oberhalb 2400 K be¬ trieben wird.
27. Lampe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine Entladungslampe ist, wobei das Bauteil Bestandteil einer elektrischen Zuleitung ist und insbesondere
28. Lampe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine Natriumhochdrucklampe ist und das Bauteil eine Durchführung ist, insbesondere ein Hohlkörper, bevorzugt aus Niob.
29. Lampe nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine Niederdruck-Entladungslampe ist und das Bauteil eine Elektrode ist.
PCT/EP2007/055913 2007-06-14 2007-06-14 Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitenden hohlkörpers für den lampenbau und zugehörige lampe WO2008151670A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112007003462T DE112007003462A5 (de) 2007-06-14 2007-06-14 Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Hohlkörpers für den Lampenbau und zugehörige Lampe
PCT/EP2007/055913 WO2008151670A1 (de) 2007-06-14 2007-06-14 Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitenden hohlkörpers für den lampenbau und zugehörige lampe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2007/055913 WO2008151670A1 (de) 2007-06-14 2007-06-14 Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitenden hohlkörpers für den lampenbau und zugehörige lampe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008151670A1 true WO2008151670A1 (de) 2008-12-18

Family

ID=38792222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/055913 WO2008151670A1 (de) 2007-06-14 2007-06-14 Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitenden hohlkörpers für den lampenbau und zugehörige lampe

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112007003462A5 (de)
WO (1) WO2008151670A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011018427A1 (de) * 2009-08-14 2011-02-17 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halogenglühlampe für fahrzeugscheinwerfer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE640336C (de) * 1931-08-28 1936-12-30 Franz Skaupy Dr Verfahren zur Herstellung von Hohldrahtleuchtkoerpern fuer elektrische Gluehlampen
US2154542A (en) * 1938-02-15 1939-04-18 Swanson Harold Electric incandescent high pressure gas metallic vapor lamp
US2911376A (en) * 1951-11-01 1959-11-03 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Activating material for electrodes in electric discharge devices
SU1026197A1 (ru) * 1981-03-25 1983-06-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Источников Света Им.А.Н.Лодыгина Ламповый полный излучатель
JPH07326330A (ja) * 1994-05-31 1995-12-12 Nichiden Mach Ltd 加熱発光体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE640336C (de) * 1931-08-28 1936-12-30 Franz Skaupy Dr Verfahren zur Herstellung von Hohldrahtleuchtkoerpern fuer elektrische Gluehlampen
US2154542A (en) * 1938-02-15 1939-04-18 Swanson Harold Electric incandescent high pressure gas metallic vapor lamp
US2911376A (en) * 1951-11-01 1959-11-03 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Activating material for electrodes in electric discharge devices
SU1026197A1 (ru) * 1981-03-25 1983-06-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Источников Света Им.А.Н.Лодыгина Ламповый полный излучатель
JPH07326330A (ja) * 1994-05-31 1995-12-12 Nichiden Mach Ltd 加熱発光体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 198415, Derwent World Patents Index; AN 1984-093625, XP002472195 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011018427A1 (de) * 2009-08-14 2011-02-17 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halogenglühlampe für fahrzeugscheinwerfer
US8692462B2 (en) 2009-08-14 2014-04-08 Osram Ag Halogen bulb for vehicle headlights

Also Published As

Publication number Publication date
DE112007003462A5 (de) 2010-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0391283B1 (de) Zweiseitig gesockelte Hochdruckentladungslampe
DE3044058A1 (de) Kompakte elektrische entladungslampe
US20090117674A1 (en) Method for manufacturing field emission electron source having carbon nanotubes
EP1805785B1 (de) Glühlampe mit einem leuchtkörper, der eine hochtemperaturbeständige metallverbindung enthält
DE202009018836U1 (de) Natriumdampf-Hochdruckentladungslampe
US8029328B2 (en) Method for manufacturing field emission electron source having carbon nanotubes
DE3428137A1 (de) Allzweckgluehlampe
DE2732960C2 (de) Glühkathode und Verfahren zu ihrer Herstellung
WO2008151670A1 (de) Verfahren zur herstellung eines elektrisch leitenden hohlkörpers für den lampenbau und zugehörige lampe
DE19721432A1 (de) Elektroden und Lampen
EP0116188B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckgasentladungslampenelektrode
EP2013896B1 (de) Halogenglühlampe mit carbidhaltigem leuchtkörper
WO2006007815A1 (de) Glühlampe mit carpidhaltigem leuchtkörper
DE102006048983A1 (de) Niederdruckentladungslampe
KR100891466B1 (ko) 밀도가 제어된 탄소나노튜브 전계 방출원, 이의 제조방법및 탄소나노튜브의 밀도 제어 방법
WO2007063008A2 (de) Halogenglühlampe mit carbidhaltigem leuchtkörper
WO2008012277A2 (de) Leuchtkörper für eine glühlampe und verfahren zu seiner herstellung
WO2007125075A2 (de) Halogenglühlampe mit carbidhaltigem leuchtkörper
WO2011045219A2 (de) Halogenglühlampe
CN2729899Y (zh) 荧光灯灯丝
EP1104005A1 (de) Gasentladungslampe mit Oxidemitter-Elektrode
WO2004107391A1 (de) Lichtquelle und ein verfahren zur bereitstellung einer transportfunktion für ein chemisches element in einer lichtquelle
DE640336C (de) Verfahren zur Herstellung von Hohldrahtleuchtkoerpern fuer elektrische Gluehlampen
DE102007019966B3 (de) Niederdruckentladungslampe
DE102007015243A1 (de) Glühlampe mit strukturiertem Leuchtkörper

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07730170

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120070034629

Country of ref document: DE

REF Corresponds to

Ref document number: 112007003462

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20100415

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07730170

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1