WO2012037982A1 - Luminous element for halogen light bulb and associated halogen light bulb - Google Patents

Luminous element for halogen light bulb and associated halogen light bulb Download PDF

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WO2012037982A1
WO2012037982A1 PCT/EP2010/064127 EP2010064127W WO2012037982A1 WO 2012037982 A1 WO2012037982 A1 WO 2012037982A1 EP 2010064127 W EP2010064127 W EP 2010064127W WO 2012037982 A1 WO2012037982 A1 WO 2012037982A1
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incandescent lamp
halogen incandescent
luminous element
potassium
range
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Jürgen ALMANSTÖTTER
Matthias Damm
Bernd Eberhard
Katja Zeller
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Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00—Details
    • H01K1/02—Incandescent bodies
    • H01K1/04—Incandescent bodies characterised by the material thereof
    • H01K1/08—Metallic bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01K—ELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K5/00—Lamps for general lighting

Definitions

  • the invention relates to a luminous element for a halogen incandescent lamp according to the preamble of claim 1.
  • the lamps may be in particular halogen incandescent lamps for general lighting.
  • incandescent filaments in halogen incandescent lamps are dimensional stability over the service life. So, for example, the creep processes resulting from creep processes are kept as small as possible.
  • tungsten wires are provided with dopants, or optimized manufacturing process with respect to the prevention of helical sag.
  • Common dopants are aluminum, potassium and silicon, with aluminum and silicon merely serving as a means of transporting the potassium while potassium serves to control grain growth.
  • Rhenium (Re) has traditionally been used as a dopant in the past to promote the vibration resistance of coils.
  • JP 54-94782 describes the use of 2% by weight to 4% by weight rhenium doped wires in order to increase the vibration resistance of coils operated at about 2700 ° C.
  • GB 1053020 describes the use of preferably 3% by weight of Re in addition to the use of the customary dopants potassium, silicon and aluminum.
  • a structure is first created in the production process, some of which is fine-grained. grained nature (useful for achieving good vibration resistance), on the other hand, however, some already of long grains is (suitable for reduced copy ⁇ tion of which is established by creep processes over the life spiral sag). Over the life of the lamp then forms a microstructure, which consists to a large extent of a long-crystalline structure. In summary, this results in filaments that are sufficiently resistant to vibration and switch-on, and at least have an acceptably small spiral sag in terms of use in normal incandescent lamps.
  • An object of the present invention is to provide an improved concept for a filament for a halogen incandescent lamp, which further improves the helical sag.
  • a further object is to provide a lamp too small size, which has such a coil or filament on ⁇ .
  • Essential features of the invention in the form of a nume ⁇ tured list are: Illuminant for a halogen incandescent lamp, wherein the filament is made of tungsten wire, and wherein the filament has the dopants rhenium and potassium, characterized in that the rhenium concentration in the range 0.02 to 0.18 wt.
  • a luminous element according to claim 1 characterized in that the rhenium concentration in the range 0.05 to 0.15 wt .-%, in particular up to 0.12 wt .-%.
  • a luminous element according to claim 1 characterized in that the concentration of the dopants
  • Luminaire according to claim 1 characterized in that the diameter of the tungsten wire in the range 10 to 50 ym.
  • Halogen incandescent lamp with a glass bulb, in which a luminous element is held by means of power supply and having a gas filling characterized ge ⁇ indicates that the filament is a filament according to one of the preceding claims is halogen lamp according to claim 4, characterized marked ⁇ characterized in that the halogen incandescent lamp is designed for a network ⁇ voltage of at least 180V . 8. Halogen incandescent lamp according to claim 1, characterized marked ⁇ characterized in that the halogen incandescent lamp is designed for a wattage of 10 to 75 W.
  • Halogen incandescent lamp according to claim 1 characterized in that the piston or an external envelope part is provided with an IRC coating.
  • Halogen incandescent lamp according to claim 1 characterized ge ⁇ indicates that the piston or the Hüllteil re ⁇ inflecting properties, wherein the luminous body in the focus of the reflector, which forms an off ⁇ section of a conic curve, sits.
  • Figure 1 shows a luminous body which is double-wound
  • Figure 2 shows the sag of different helices
  • Rhenium doped tungsten wires as a function of rhenium concentration
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a halogen incandescent lamp
  • Figure 4 shows another embodiment of a halogen incandescent lamp ⁇ ;
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a halogen bulb ⁇ .
  • FIG. 1 An embodiment of a filament 1 shown in Figure 1. It is made of a W-wire with a diam ⁇ ser D of 30 to 50 ym, and is preferably twice gewen- delt (cc). It is doped with K, preferably 80 to 100 ppm, and Re, preferably 0.09 to 0.11 wt .-%, doped.
  • FIG. 2 shows that coils made from a wire doped with 0.1% by weight of Re exhibited a smaller helical twist than helixes with a higher or lower Re content.
  • An advantageous range is 0.02-0.25 wt% Re.
  • the optimum of the rhenium concentration for the purpose according to the invention is found at lower concentrations. This depends Also related to the fact that the preferred application is more in low-voltage high-voltage lamps (HV), less in medium-voltage lamps (MV). In the case of extremely thin wires with a diameter of 10 to 50 ⁇ m for the filament wire, inhomogeneities have an even greater effect due to a change in the potassium bubble distribution than in the filaments made of thicker wires in eg MV lamps.
  • HV high-voltage lamps
  • MV medium-voltage lamps
  • the potassium concentrations bewe ⁇ gene is preferably in the range between 80 ppm and 120 ppm. This supports the goal of producing a long crystalline, well intermeshed microstructure without fine crystalline fractions as in GB 1053020.
  • the wire may contain small amounts of silicon and aluminum in the one to two-digit ppm range.
  • a typical value is 5 to 50 ppm.
  • the luminous body according to the invention should preferably be a ⁇ times or twice coiled, but also for a triple-coiled luminous body for which the spiral stability over the life of great importance, such a wire can be used to advantage.
  • Typical value ranges for a double helix are: Primary slope factor: 1.5 - 2, secondary slope factor: 1.2 - 1.8.
  • the luminaire is preferably suitable for wattages in the range 10 to 75 W at a mains voltage of more than 180V. But it is a use in low voltage NV not excluded ty ⁇ pisch 6 to 12 V, particularly in commercialwattigen types to 20 W.
  • the luminous element is suitable both for single-sided and for double-sided sealed pistons, in particular with IRC coating.
  • FIG. 3 shows an embodiment of a Halogenglüh- lamp 14, which is operated with high voltage.
  • An exporting ⁇ approximate example is a 230V / 70W lamp.
  • the Wendelherstel ⁇ ment was carried out according to the usual process management. The temperatures of 1600 ° C usually used for the annealing annealing were sufficient to adequately relax the helix. Also in lamp construction, the process control did not have to be adapted significantly to the wires. It is important that the upshifting is carried out in such a way that results in a long-crystalline, well-toothed structure.
  • the helix 1 is located on the axis A in the interior of a cylindrical inner bulb 3 made of quartz, which contains at its ends two vacuum-tight melts, for example film squeezings 4.
  • the diameter of the cylindrical inner piston can be chosen so small with an inner diameter of 4 mm - 8 mm that the use of comparatively high operating pressures of eg 15 bar to 20 bar is possible.
  • convection plays a lesser role, so the power losses drop by the convective heat transport ⁇ .
  • the piston diameter can be adjusted to an optimum value for which (a) the state of Ab ⁇ stand between filament and the bulb wall is sufficiently large to keep the heat transfer on the molecular tractlei ⁇ tung sufficiently small and (b) of the piston diameter sufficiently is small, in order to force back the convection.
  • the design of the Halogen Vietnamese pro- zess makes in which due to the small diameter and the constant distance between helix and piston adjusting uniform and comparatively high piston temperatures no problem.
  • the cylindrical inner piston 3 is mounted in an elliptically shaped outer bulb 5, which is provided on its outer side or inner side with an IR-reflecting coating, here also referred to as mirror 6.
  • the outer bulb is shaped so that the IR radiation incident on it is reflected as far as possible back onto the helix.
  • the outside of the cylindri ⁇ rule lamp vessel can be anti-reflective, in order to avoid that a considerable part of the reflected at the outer bulb in the direction of the helix IR radiation is reflected at the lamp vessel.
  • the space between the cylindrical inner piston and the elliptically shaped outer bulb is filled or preferably evacuated with an inert gas, which leads to a further, albeit small, increase in efficiency by reducing the heat dissipation.
  • This small increase in efficiency is due to the comparable-reduced heat transfer through the filler gas, because after the evacuation, the piston temperature rises and therefore is the transfer of heat from the filament through the filler gas to the bulb wall temperature gradient driving klei ⁇ ner.
  • getters is recommended. Since the interior of the lamp is free of oxygen, the inner bulb can be subjected to very high thermal loads without film oxidation occurring.
  • the optimization of the inner piston with regard to an increase in service life and a reduction in the losses on the filling gas can first be carried out independently of the outer IR mirror.
  • the helix made of a tungsten wire of 0.1 wt% Re and 95 ppm K can be more accurately fixed in a small cylindrical tube diameter in the center (axis) than in a very large piston.
  • the installation of the solid complete built-in lamp, based on inner vessel 3, in the large IRC-coated outer bulb 5 can be achieved more easily than with a labile spindle.
  • the helix In the cylindrical inner piston, the helix can be fixed by glass knobs or by frame holder.
  • the inner piston 3 is fixed in the outer bulb 5 by a frame 8 with a short wire 9 and a guided along the inner bulb long wire 10, which is also fixed in a pumping stem 11.
  • FIG. 4 shows a festoon lamp 15 with two ends 16 closed with films.
  • the piston 17 is elliptically shaped and coated with IRC.
  • the lamp 1 is seated on a straight line ver ⁇ binds the two points of focus.
  • the piston can also be shaped as a barrel body, wherein the focus describes a cylinder, wherein the luminous body is coiled so that the turns of the luminous body lie straight on the cylinder. Again, the form fidelity of the filament, so avoid sagging, for the function of the lamp is essential.
  • the focus is thus to be understood as a straight line or cylinder.
  • An embodiment of a simple halogen incandescent lamp 20 is shown in FIG. 5. It has a cylindrical bulb 21 made of quartz glass, which is sealed with a pinch seal 23. In the interior of the piston, a luminous element 24 is attached, which is connected via two inner power supply lines 25, each with a film 26 in the pinch 3.
  • the power supply lines are typically made of tungsten or molybdenum, and have a diameter of 10 to 300 ym, depending on the wattage of the lamp, the rhenium concentration in the range 0.05 to 0.15 wt .-%, while the Kon ⁇ concentration of potassium in the range 80 to 120 ppm.
  • the flask contains a common halogen-containing filling. The type of filling is not important here.

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  • Discharge Lamp (AREA)

Abstract

The invention relates to a luminous element for a halogen light bulb, said luminous element being produced from tungsten wire and having the doping substances rhenium and potassium. The rhenium concentration ranges from 0.02 to 0.18 wt% whilst the potassium concentration ranges from 80 to 130 ppm.

Description

Leuchtkörper für Halogenglühlampe und zugehörige Halogen¬ glühlampe Filament of a halogen incandescent lamp and associated ¬ halogen bulb
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung geht aus von einem Leuchtkörper für eine Halogenglühlampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Lampen können insbesondere Halogenglühlampen für die Allgemeinbeleuchtung sein.  The invention relates to a luminous element for a halogen incandescent lamp according to the preamble of claim 1. The lamps may be in particular halogen incandescent lamps for general lighting.
Stand der Technik  State of the art
Eine wichtige Anforderung an Glühwendeln in Halogenglühlampen ist die Formstabilität über die Lebensdauer. So sollte z.B. der sich durch Kriechprozesse einstellende Wendeldurchhang möglichst klein gehalten werden. Zur Erreichung dieses Ziels werden Wolframdrähte mit Dotier- Stoffen versehen, bzw. Herstellverfahren hinsichtlich der Vermeidung von Wendeldurchhang optimiert. An important requirement for incandescent filaments in halogen incandescent lamps is dimensional stability over the service life. So, for example, the creep processes resulting from creep processes are kept as small as possible. To achieve this goal tungsten wires are provided with dopants, or optimized manufacturing process with respect to the prevention of helical sag.
Gängige Dotierstoffe sind Aluminium, Kalium und Silizium, wobei Aluminium und Silizium lediglich als Transportmittel zur Einbringung des Kaliums dienen, während Kalium zur Steuerung des Kornwachstums dient. Common dopants are aluminum, potassium and silicon, with aluminum and silicon merely serving as a means of transporting the potassium while potassium serves to control grain growth.
Rhenium (Re) hingegen wurde in der Vergangenheit meist als Dotierstoff eingesetzt, um die Vibrationsfestigkeit von Wendeln zu fördern. Z.B. wird in JP 54-94782 die Verwendung von mit 2 Gew-% - 4 Gew-% Rhenium dotierten Dräh- ten beschrieben, um die Vibrationsfestigkeit von bei etwa 2700°C betriebenen Wendeln zu erhöhen.  Rhenium (Re), on the other hand, has traditionally been used as a dopant in the past to promote the vibration resistance of coils. For example, JP 54-94782 describes the use of 2% by weight to 4% by weight rhenium doped wires in order to increase the vibration resistance of coils operated at about 2700 ° C.
In GB 1053020 ist die Verwendung von bevorzugt 3 Gew-% Re neben dem Gebrauch der üblichen Dotierstoffe Kalium, Silizium und Aluminium beschrieben. Dabei entsteht im Her- stellprozess zunächst ein Gefüge, welches zum Teil fein- körniger Natur (zweckmäßig zum Erreichen einer guten Vibrationsbeständigkeit) ist, zum anderen jedoch teilweise schon aus langen Körnern besteht (geeignet zur Verringe¬ rung des sich durch Kriechprozesse über die Lebensdauer einstellenden Wendeldurchhangs) . Über die Lebensdauer der Lampe bildet sich dann ein Gefüge aus, welches zu großen Teilen aus einem langkristallinen Gefüge besteht. Zusammenfassend festgestellt erhält man dadurch Wendeln, die hinreichend vibrations- und einschaltfest sind, und zu- mindest hinsichtlich des Gebrauchs in normalen Glühlampen einen akzeptabel geringen Wendeldurchhang aufweisen. GB 1053020 describes the use of preferably 3% by weight of Re in addition to the use of the customary dopants potassium, silicon and aluminum. In the process, a structure is first created in the production process, some of which is fine-grained. grained nature (useful for achieving good vibration resistance), on the other hand, however, some already of long grains is (suitable for reduced copy ¬ tion of which is established by creep processes over the life spiral sag). Over the life of the lamp then forms a microstructure, which consists to a large extent of a long-crystalline structure. In summary, this results in filaments that are sufficiently resistant to vibration and switch-on, and at least have an acceptably small spiral sag in terms of use in normal incandescent lamps.
Hinsichtlich Anwendung in Halogenlampen ist eine noch weitergehende Verringerung des Wendeldurchhangs von grö߬ tem Interesse. Dies lässt sich erreichen durch die Erzeu- gung eines langkristallinen, gut verzahnten Gefüges durch den Gebrauch der eingangs erwähnten Dotierstoffe Aluminium, Silizium und Kalium. Nachteilig ist, dass die Kalium- Bläschen über die Lebensdauer koagulieren, bzw. sich an Korngrenzen anreichern. Dies verursacht eine Schwächung des Drahtes an den Korngrenzen. Eine Verstärkung des Wendeldurchhangs und einer Verkürzung der Lebensdauer sind die Folge. With regard to use in halogen lamps is an even further reduction of the helix sag of Größ ¬ tem interest. This can be achieved by the production of a long-crystalline, well-toothed structure by using the dopants aluminum, silicon and potassium mentioned above. The disadvantage is that the potassium bubbles coagulate over the lifetime, or accumulate at grain boundaries. This causes weakening of the wire at the grain boundaries. An increase of the helical sag and a shortening of the life are the result.
In US 6624577 wird dargelegt, dass durch den zusätzlichen Gebrauch von Rhenium im Konzentrationsbereich 0,2 Gew-% bis 0,4 Gew-% als Dotierstoff sich dieser Effekt ein¬ schränken lässt. Der Vorteil des gegenüber den früheren Anwendungen geringen Re-Gehalts liegt in der geringeren Rekristallisationstemperatur. Daraus resultiert, dass die Verfahrensführung kaum angepasst werden muss. Der be- schriebene maximale Kalium-Gehalt liegt bei 100 ppm. Gemäß WO 2008/009154 müssen wenigstens 0,4 Gewichts-% Re neben den üblichen Dotierstoffen Aluminium, Silizium und Kalium verwandt werden, um die vorteilhaften Eigenschaften der Re-Beimengung nutzen zu können. Beansprucht wird hier ein Konzentrationsbereich von 0,4 Gew-% bis 0,8 Gew- %. Der Kalium-Gehalt soll zwischen 80 ppm und 100 ppm liegen . In US 6624577 it is stated that this effect can restrict a ¬ by the additional use of rhenium in the concentration range 0.2 wt% to 0.4 wt% as a dopant itself. The advantage of the low Re content compared to the earlier applications lies in the lower recrystallization temperature. As a result, the process management hardly needs to be adjusted. The described maximum potassium content is 100 ppm. According to WO 2008/009154, at least 0.4% by weight of Re must be used in addition to the customary dopants aluminum, silicon and potassium in order to be able to utilize the advantageous properties of the Re admixture. A concentration range of 0.4% by weight to 0.8% by weight is claimed here. The potassium content should be between 80 ppm and 100 ppm.
Darstellung der Erfindung  Presentation of the invention
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Konzept für einen Leuchtkörper für eine Halo- genglühlampe bereitzustellen, das den Wendeldurchhang weiter verbessert.  An object of the present invention is to provide an improved concept for a filament for a halogen incandescent lamp, which further improves the helical sag.
Eine weitere Aufgabe ist es, auch eine Lampe bereitzu¬ stellen, die eine derartige Wendel bzw. Leuchtkörper auf¬ weist. A further object is to provide a lamp bereitzu ¬, which has such a coil or filament on ¬.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. These objects are achieved by the characterizing features of claim 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.  Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Es wurden Untersuchungen durchgeführt mit dem Ziel, den Wendeldurchhang bei Net zspannungs-Halogenlampen durch den Gebrauch von Re weiter zu reduzieren.  Investigations were carried out with the aim of further reducing the filament sag in Net voltage halogen lamps by using Re.
Angeprobt wurden sog. Drähte mit einem variablen Kalium- Gehalt (Optimum bei ca. 90 bis 100 ppm) bei gleichzeiti¬ ger Dotierung bis zu 1 Gew.-% Rhenium, Optimum bei ca. 0,1 Gew.-%. Called. Wires were rehearsing with a variable potassium content (optimum at about 90 to 100 ppm) at gleichzeiti ¬ ger doping up to 1 wt .-% rhenium, optimum at about 0.1 wt .-%.
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer nume¬ rierten Aufzählung sind: Leuchtkörper für eine Halogenglühlampe, wobei der Leuchtkörper aus Wolframdraht hergestellt ist, und wobei der Leuchtkörper die Dotierstoffe Rhenium und Kalium aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rhenium-Konzentration im Bereich 0,02 bis 0,18 Gew.-Essential features of the invention in the form of a nume ¬ tured list are: Illuminant for a halogen incandescent lamp, wherein the filament is made of tungsten wire, and wherein the filament has the dopants rhenium and potassium, characterized in that the rhenium concentration in the range 0.02 to 0.18 wt.
% beträgt, während die Konzentration an Kalium im Bereich 80 bis 130 ppm liegt. %, while the concentration of potassium is in the range of 80 to 130 ppm.
Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rheniumkonzentration im Bereich 0,05 bis 0,15 Gew.-% liegt, insbesondere bis 0,12 Gew.-%. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalium-Konzentration im Bereich 90 bis 110 ppm liegt. A luminous element according to claim 1, characterized in that the rhenium concentration in the range 0.05 to 0.15 wt .-%, in particular up to 0.12 wt .-%. A luminous element according to claim 1, characterized in that the potassium concentration is in the range 90 to 110 ppm.
Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass bei den Dotierstoffen die KonzentrationA luminous element according to claim 1, characterized in that the concentration of the dopants
0,05 bis 0,08 Gew.-% Re und 110 bis 130 ppm K be¬ trägt . 0.05 to 0.08 wt .-% Re and 110 to 130 ppm K be ¬ contributes.
Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Wolfram-Drahtes im Be- reich 10 bis 50 ym liegt. Luminaire according to claim 1, characterized in that the diameter of the tungsten wire in the range 10 to 50 ym.
Halogenglühlampe mit einem Kolben aus Glas, in dem ein Leuchtkörper mittels Stromzuführungen gehaltert ist und der eine Gasfüllung aufweist, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Leuchtkörper ein Leuchtkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ist Halogenglühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Halogenglühlampe für eine Netz¬ spannung von mindestens 180 V ausgelegt ist. 8. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Halogenglühlampe für eine Wattage von 10 bis 75 W ausgelegt ist. Halogen incandescent lamp with a glass bulb, in which a luminous element is held by means of power supply and having a gas filling, characterized ge ¬ indicates that the filament is a filament according to one of the preceding claims is halogen lamp according to claim 4, characterized marked ¬ characterized in that the halogen incandescent lamp is designed for a network ¬ voltage of at least 180V . 8. Halogen incandescent lamp according to claim 1, characterized marked ¬ characterized in that the halogen incandescent lamp is designed for a wattage of 10 to 75 W.
9. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kolben oder ein externes Hüllteil mit einer IRC-Beschichtung versehen ist.  9. Halogen incandescent lamp according to claim 1, characterized in that the piston or an external envelope part is provided with an IRC coating.
10. Halogenglühlampe nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Kolben oder das Hüllteil re¬ flektierende Eigenschaften besitzt, wobei der Leuchtkörper im Fokus des Reflektors, der einen Aus¬ schnitt aus einem Kegelschnitt-Kurve bildet, sitzt. 10. Halogen incandescent lamp according to claim 1, characterized ge ¬ indicates that the piston or the Hüllteil re ¬ inflecting properties, wherein the luminous body in the focus of the reflector, which forms an off ¬ section of a conic curve, sits.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen : In the following, the invention will be explained in more detail with reference to several embodiments. The figures show:
Figur 1 einen Leuchtkörper, der doppelt gewendelt ist;Figure 1 shows a luminous body which is double-wound;
Figur 2 den Durchhang verschiedener Wendeln aus mit Figure 2 shows the sag of different helices with
Rhenium dotierten Wolfram-Drähten als Funktion der Rhenium-Konzentration;  Rhenium doped tungsten wires as a function of rhenium concentration;
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Halogenglühlampe; Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halogen¬ glühlampe ; FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a halogen incandescent lamp; Figure 4 shows another embodiment of a halogen incandescent lamp ¬ ;
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Halogen¬ glühlampe . 5 shows a further embodiment of a halogen bulb ¬.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung  Preferred embodiment of the invention
Ein Ausführungsbeispiel eines Leuchtkörpers 1 zeigt Figur 1. Er ist aus einem W-Draht gefertigt mit einem Durchmes¬ ser D von 30 bis 50 ym und ist bevorzugt doppelt gewen- delt (cc) . Er ist mit K, bevorzugt 80 bis 100 ppm, und Re, bevorzugt 0,09 bis 0,11 Gew.-% , dotiert. An embodiment of a filament 1 shown in Figure 1. It is made of a W-wire with a diam ¬ ser D of 30 to 50 ym, and is preferably twice gewen- delt (cc). It is doped with K, preferably 80 to 100 ppm, and Re, preferably 0.09 to 0.11 wt .-%, doped.
Im Lebensdauertest, mit dem Parameter Durchhang der Wendel nach 450 h, wurden verschiedene Dotierungen überprüft. Es ergaben sich - bei im Rahmen der Messgenauig¬ keit nur wenig verschiedenen Lichtausbeuten - die besten Ergebnisse für die Wendeln aus mit 0,10 Gew.-% Re dotier¬ ten Drähten, dabei wurde außerdem 95 ppm Kaliumgehalt verwendet : In the life test, with the parameter sag of the helix after 450 h, various dopants were checked. There were - in the context of the Messgenauig ¬ ness little different luminous efficacy - the best results for the coils of 0.10 wt .-% Re doping ¬ th wires, the analysis also 95 ppm potassium content was used:
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Die Wendeln wurden über die Lebensdauer visuell beobachtet. Für die mit 0,1 Gew.-% Re dotierten Wendeln wurden die wenigsten abgleitenden Korngrenzen und Steigungsfehler gefunden. Offenbar hindert dabei die Mischkristall- bildung des Re im kubisch-raumzentrierten Kristallgitter des W mittels einer Veränderung der Diffusionseigenschaf¬ ten die Kaliumblasen an einer Wanderung und Agglomeration. Dieser Effekt besitzt bei den hohen Betriebstempera¬ turen der Wendel von 2500-2900°C offenbar für Re- Konzentrationen cRe innerhalb des Bereichs 0,01 Gew.-% bis 0,1 Gew.-% ein Maximum und fällt dann zu höheren Konzentrationen wieder ab. Als Folge wird für diesen Konzentrationsbereich der sog. Zener-Effekt der Kaliumblasen zur Fixierung der Korngrenzen über die Lebensdauer verstärkt aufrechterhalten. Diese Wirkung führte in obiger Versuchsreihe bei den Lampen mit Wendeln aus W-Drähten, die mit etwa 0,02 bis 0,18 Gew.-% Re dotiert sind, zu ei- nem Optimum der Lebensdauer. The coils were visually observed over the lifetime. For the coils doped with 0.1% by weight of Re, the fewest grain boundaries and pitch errors were found. Apparently, this prevents the formation of the mixed crystal Re in the body-centered cubic crystal lattice of the W by means of a change in the diffusion own sheep ¬ th potassium blisters on a migration and agglomeration. This effect has at the high operating temperature ¬ structures of the helix of 2500-2900 ° C for re- evidently concentrations c Re within the range of 0.01 wt .-% to 0.1 wt .-% a maximum and then falls to the higher concentrations again. As a result, for this concentration range, the so-called Zener effect of the potassium bubbles maintained to fix the grain boundaries over the lifetime reinforced. This effect led in the above test series to the lamps with helices made of W wires, which are doped with about 0.02 to 0.18 wt.% Re, for an optimum lifetime.
Auch hinsichtlich des Wendeldurchhangs ergaben sich die besten Resultate für die mit etwa 0,1 Gew.-% Re dotierten Drähte. Figur 2 zeigt, dass Wendeln aus einem mit 0,1 Gew.-% Re dotierten Draht einen geringeren Wendeldurch- hang aufwiesen als Wendeln mit höherem oder niedrigerem Re-Gehalt. Ein vorteilhafter Bereich ist 0,02 bis 0,25 Gew.-% Re.  Also with regard to helical sag, the best results were obtained for the wires doped with about 0.1% by weight Re. FIG. 2 shows that coils made from a wire doped with 0.1% by weight of Re exhibited a smaller helical twist than helixes with a higher or lower Re content. An advantageous range is 0.02-0.25 wt% Re.
Der geringere Wendeldurchhang und die Fixierung der Korngrenzen führt bei den Lampen mit der Re-Dotierung 0,02 bis 0,18 Gew.-% Re zu einer besseren Maintenance der Lampen gegenüber den Referenzlampen. Der größte Teil des Rückgangs des Lichtstroms ist typischerweise durch die Facettierung der Wendel bedingt. Hinzu kommt ein Anteil, welcher auf die stärkere Kühlung und damit Temperaturab- Senkung einer stärker durchhängenden Wendel zurückzuführen ist. Wegen des geringeren Wendeldurchhangs ist der Lichtstromrückgang bei Lampen mit Wendeln, die aus mit 0,02 bis 0,25 Gew.-% Re dotierten Drähten gefertigt sind, um ca. 15 % bis 30 % kleiner als derjenige von Lampen mit weniger oder mehr Rhenium.  The lower spiral sag and the fixation of the grain boundaries results in the lamps with the re-doping 0.02 to 0.18 wt .-% Re to a better maintenance of the lamps compared to the reference lamps. Most of the decrease in luminous flux is typically due to the faceting of the filament. In addition, there is a share, which is due to the stronger cooling and thus lowering the temperature of a more sagging helix. Because of the lower helix sag, the luminous flux decrease for lamps with helices made from 0.02 to 0.25 wt% Re doped wires is about 15 to 30% smaller than lamps with less or more rhenium ,
Sehr gute Ergebnisse beim Einbau in HV-Halogenglühlampen zeigen insbesondere auch Leuchtkörper mit 0,05 bis 0,08 Gew.-% Re und 110 bis 130 ppm K.  Very good results when installed in HV halogen incandescent lamps show in particular also luminous bodies with 0.05 to 0.08 wt .-% Re and 110 to 130 ppm K.
Gegenüber dem zitierten Stand der Technik wird das Opti- mum der Rhenium-Konzentration für den erfindungsgemäßen Zweck bei kleineren Konzentrationen gefunden. Dies hängt auch damit zusammen, dass die bevorzugte Anwendung eher bei niederwattigen Hochvoltlampen (HV) liegt, weniger bei Mittelvoltlampen (MV) . Bei extrem dünnen Drähten mit einem Durchmesser von 10 bis 50 ym für den Leuchtkörper- draht wirken sich Inhomogenitäten durch eine Veränderung der Kaliumblasenverteilung noch stärker aus als bei den Wendeln aus dickeren Drähten in z.B. MV-Lampen. Compared with the cited prior art, the optimum of the rhenium concentration for the purpose according to the invention is found at lower concentrations. This depends Also related to the fact that the preferred application is more in low-voltage high-voltage lamps (HV), less in medium-voltage lamps (MV). In the case of extremely thin wires with a diameter of 10 to 50 μm for the filament wire, inhomogeneities have an even greater effect due to a change in the potassium bubble distribution than in the filaments made of thicker wires in eg MV lamps.
Gegenüber dem Stand der Technik zeigen sich gleichzeitig auch höhere Kalium-Konzentrationen in einem engen Bereich als erfolgversprechend. Die Kalium-Konzentrationen bewe¬ gen sich bevorzugt im Bereich zwischen 80 ppm und 120 ppm. Dies unterstützt das Ziel einer Erzeugung eines langkristallinen, gut verzahnten Gefüges ohne feinkristalline Anteile wie in GB 1053020. Compared with the prior art, higher potassium concentrations in a narrow range are also promising. The potassium concentrations bewe ¬ gene is preferably in the range between 80 ppm and 120 ppm. This supports the goal of producing a long crystalline, well intermeshed microstructure without fine crystalline fractions as in GB 1053020.
Der Draht kann geringe Anteile an Silizium und Aluminium im ein- bis zweistelligen ppm-Bereich enthalten. Ein typischer Wert ist 5 bis 50 ppm. The wire may contain small amounts of silicon and aluminum in the one to two-digit ppm range. A typical value is 5 to 50 ppm.
Der erfindungsgemäße Leuchtkörper sollte bevorzugt ein¬ fach oder zweifach gewendelt sein, aber auch für einen dreifach gewendelten Leuchtkörper, für den die Wendelstabilität über die Lebensdauer von großer Bedeutung ist, kann ein solcher Draht mit Vorteil verwandt werden. Typische Wertebereiche für eine Doppelwendel sind: Primärer Steigungsfaktor: 1,5 - 2, sekundärer Steigungsfaktor: 1,2 - 1,8. The luminous body according to the invention should preferably be a ¬ times or twice coiled, but also for a triple-coiled luminous body for which the spiral stability over the life of great importance, such a wire can be used to advantage. Typical value ranges for a double helix are: Primary slope factor: 1.5 - 2, secondary slope factor: 1.2 - 1.8.
Der Leuchtkörper eignet sich bevorzugt für Wattagen im Bereich 10 bis 75 W bei einer Netzspannung von mehr als 180V. Es ist aber ein Einsatz bei Niedervolt NV mit ty¬ pisch 6 bis 12 V nicht ausgeschlossen, insbesondere bei niederwattigen Typen bis 20 W. Der Leuchtkörper ist sowohl für einseitig als auch für zweiseitig abgedichtete Kolben, insbesondere mit IRC- Beschichtung, geeignet. The luminaire is preferably suitable for wattages in the range 10 to 75 W at a mains voltage of more than 180V. But it is a use in low voltage NV not excluded ty ¬ pisch 6 to 12 V, particularly in niederwattigen types to 20 W. The luminous element is suitable both for single-sided and for double-sided sealed pistons, in particular with IRC coating.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Halogenglüh- lampe 14, die mit Hochvolt betrieben wird. Ein Ausfüh¬ rungsbeispiel ist eine 230V/70W Lampe. Die Wendelherstel¬ lung erfolgte dabei nach der üblichen Prozessführung. Die üblicherweise zur Wendelglühung eingesetzten Temperaturen um 1600°C reichten aus, um die Wendel hinreichend zu ent- spannen. Auch beim Lampenbau musste die Prozessführung nicht wesentlich an die Drähte angepasst werden. Wichtig ist, dass das Hochschalten so durchgeführt wird, dass sich ein langkristallines, gut verzahntes Gefüge ergibt.Figure 3 shows an embodiment of a Halogenglüh- lamp 14, which is operated with high voltage. An exporting ¬ approximate example is a 230V / 70W lamp. The Wendelherstel ¬ ment was carried out according to the usual process management. The temperatures of 1600 ° C usually used for the annealing annealing were sufficient to adequately relax the helix. Also in lamp construction, the process control did not have to be adapted significantly to the wires. It is important that the upshifting is carried out in such a way that results in a long-crystalline, well-toothed structure.
Die Wendel 1 befindet sich auf der Achse A im Innern ei- nes zylindrischen Innenkolbens 3 aus Quarz, der an seinen Enden je zwei vakuumdichte Einschmelzungen, z.B. Folienquetschungen 4, enthält. Der Durchmesser des zylindrischen Innenkolbens kann mit einem Innen-Durchmesser von 4 mm - 8 mm so klein gewählt werden, dass die Anwendung vergleichsweise großer Betriebsdrücke von z.B. 15 bar bis 20 bar möglich wird. Zudem spielt bei kleineren Kolbendurchmessern die Konvektion eine geringere Rolle, somit sinken die Leistungsverluste durch den konvektiven Wärme¬ transport. Der Kolbendurchmesser kann auf einen optimalen Wert eingestellt werden, für den (a) einerseits der Ab¬ stand zwischen Wendel und Kolbenwand hinreichend groß ist, um den Wärmetransport über die molekulare Wärmelei¬ tung hinreichend klein zu halten und (b) der Kolben- Durchmesser hinreichend klein ist, um die Konvektion zu- rück zu drängen. Auch die Auslegung des Halogenkreispro- zess macht bei den sich aufgrund des kleinen Durchmessers und des konstanten Abstands zwischen Wendel und Kolben einstellenden gleichmäßigen und vergleichsweise hohen Kolbentemperaturen kein Problem. The helix 1 is located on the axis A in the interior of a cylindrical inner bulb 3 made of quartz, which contains at its ends two vacuum-tight melts, for example film squeezings 4. The diameter of the cylindrical inner piston can be chosen so small with an inner diameter of 4 mm - 8 mm that the use of comparatively high operating pressures of eg 15 bar to 20 bar is possible. In addition, for smaller bore sizes convection plays a lesser role, so the power losses drop by the convective heat transport ¬. The piston diameter can be adjusted to an optimum value for which (a) the state of Ab ¬ stand between filament and the bulb wall is sufficiently large to keep the heat transfer on the molecular Wärmelei ¬ tung sufficiently small and (b) of the piston diameter sufficiently is small, in order to force back the convection. The design of the Halogenkreispro- zess makes in which due to the small diameter and the constant distance between helix and piston adjusting uniform and comparatively high piston temperatures no problem.
Der zylindrische Innenkolben 3 ist in einem elliptisch geformten Außenkolben 5 angebracht, der auf seiner Außenseite oder Innenseite mit einer IR reflektierenden Be- schichtung, hier auch Spiegel 6 genannt, versehen ist. Der Außenkolben ist so geformt, dass die auf ihn treffende IR-Strahlung möglichst auf die Wendel zurück reflek- tiert wird. Optional kann die Außenseite des zylindri¬ schen Lampengefäßes entspiegelt werden, um zu vermeiden, dass ein beträchtlicher Teil der am äußeren Kolben in Richtung der Wendel reflektierten IR-Strahlung am Lampengefäß reflektiert wird. Der Zwischenraum zwischen zylind- rischem Innenkolben und elliptisch geformten Außenkolben wird mit einem Inertgas gefüllt oder bevorzugt evakuiert, was durch die Verringerung der Wärmeableitung zu einer weiteren - wenn auch geringen - Effizienzsteigerung führt. Diese geringe Effizienzsteigerung ist auf den ver- ringerten Wärmetransport über das Füllgas zurückzuführen, weil nach der Evakuierung die Kolbentemperatur steigt und damit der den Wärmetransport von der Wendel über das Füllgas zur Kolbenwand treibende Temperaturgradient klei¬ ner wird. Um das Restgas zwischen Innenkolben und Außen- kolben komplett zu entfernen, bietet sich die Verwendung von Gettern an. Da das Lampeninnere frei von Sauerstoff ist, kann der Innenkolben thermisch sehr hoch belastet werden, ohne dass eine Folienoxidation auftritt. The cylindrical inner piston 3 is mounted in an elliptically shaped outer bulb 5, which is provided on its outer side or inner side with an IR-reflecting coating, here also referred to as mirror 6. The outer bulb is shaped so that the IR radiation incident on it is reflected as far as possible back onto the helix. Optionally, the outside of the cylindri ¬ rule lamp vessel can be anti-reflective, in order to avoid that a considerable part of the reflected at the outer bulb in the direction of the helix IR radiation is reflected at the lamp vessel. The space between the cylindrical inner piston and the elliptically shaped outer bulb is filled or preferably evacuated with an inert gas, which leads to a further, albeit small, increase in efficiency by reducing the heat dissipation. This small increase in efficiency is due to the comparable-reduced heat transfer through the filler gas, because after the evacuation, the piston temperature rises and therefore is the transfer of heat from the filament through the filler gas to the bulb wall temperature gradient driving klei ¬ ner. In order to completely remove the residual gas between the inner piston and the outer piston, the use of getters is recommended. Since the interior of the lamp is free of oxygen, the inner bulb can be subjected to very high thermal loads without film oxidation occurring.
Die Optimierung des Innenkolbens hinsichtlich einer Erhö- hung der Lebensdauer und einer Verringerung der Leis- tungsverluste über das Füllgas kann zunächst unabhängig von dem äußeren IR-Spiegel durchgeführt werden. The optimization of the inner piston with regard to an increase in service life and a reduction in the losses on the filling gas can first be carried out independently of the outer IR mirror.
Zudem kann die Wendel, die aus einem Wolframdraht mit 0,1 Gew.-% Re und 95 ppm K hergestellt ist, in einem kleinen zylindrischen Rohrdurchmesser genauer im Zentrum (Achse) fixiert werden als bei einem sehr großen Kolben. Die Jus- tage der massiven kompletten Einbaulampe, basierend auf Innengefäß 3, im großen IRC-beschichteten Außenkolben 5 kann leichter erzielt werden als mit einer labilen Wen- del. In addition, the helix made of a tungsten wire of 0.1 wt% Re and 95 ppm K can be more accurately fixed in a small cylindrical tube diameter in the center (axis) than in a very large piston. The installation of the solid complete built-in lamp, based on inner vessel 3, in the large IRC-coated outer bulb 5 can be achieved more easily than with a labile spindle.
Im zylindrischen Innenkolben kann die Wendel durch Glasnoppen oder auch durch Gestellhalter fixiert sein. In the cylindrical inner piston, the helix can be fixed by glass knobs or by frame holder.
Der Innenkolben 3 ist im Außenkolben 5 durch ein Gestell 8 fixiert mit einem kurzen Draht 9 und einem entlang des Innenkolbens geführten langen Draht 10, der außerdem in einem Pumpstengel 11 fixiert ist. The inner piston 3 is fixed in the outer bulb 5 by a frame 8 with a short wire 9 and a guided along the inner bulb long wire 10, which is also fixed in a pumping stem 11.
Fig.4 zeigt eine Soffittenlampe 15 mit zwei mit Folien verschlossenen Enden 16. Der Kolben 17 ist elliptisch geformt und mit IRC beschichtet. Der Leuchtkörper 1 sitzt auf einer Geraden, die die beiden Punkte des Fokus ver¬ bindet . 4 shows a festoon lamp 15 with two ends 16 closed with films. The piston 17 is elliptically shaped and coated with IRC. The lamp 1 is seated on a straight line ver ¬ binds the two points of focus.
Der Kolben kann auch als Tonnenkörper geformt sein, wobei der Fokus einen Zylinder beschreibt, wobei der Leuchtkörper so gewendelt ist, dass die Windungen des Leuchtkör- pers gerade auf dem Zylinder liegen. Auch hier ist die Formtreue des Leuchtkörpers, also das Vermeiden des Durchhängens (Sagging) , für die Funktion der Lampe von wesentlicher Bedeutung. Der Fokus ist also als Gerade oder Zylinder zu verstehen. Ein Ausführungsbeispiel einer einfachen Halogenglühlampe 20 zeigt Figur 5. Sie hat einen zylindrischen Kolben 21 aus Quarzglas, der mit einer Quetschung 23 abgedichtet ist. Im Innern des Kolbens ist ein Leuchtkörper 24 ange- bracht, der über zwei innere Stromzuführungen 25 mit je einer Folie 26 in der Quetschung 3 verbunden ist. Die Stromzuführungen sind typisch aus Wolfram oder Molybdän, o.a. und haben einen Durchmesser von 10 bis 300 ym, je nach Wattage der Lampe, wobei die Rhenium-Konzentration im Bereich 0,05 bis 0,15 Gew.-% beträgt, während die Kon¬ zentration an Kalium im Bereich 80 bis 120 ppm liegt. Der Kolben enthält eine übliche halogenhaltige Füllung. Auf die Art der Füllung kommt es hier nicht an. The piston can also be shaped as a barrel body, wherein the focus describes a cylinder, wherein the luminous body is coiled so that the turns of the luminous body lie straight on the cylinder. Again, the form fidelity of the filament, so avoid sagging, for the function of the lamp is essential. The focus is thus to be understood as a straight line or cylinder. An embodiment of a simple halogen incandescent lamp 20 is shown in FIG. 5. It has a cylindrical bulb 21 made of quartz glass, which is sealed with a pinch seal 23. In the interior of the piston, a luminous element 24 is attached, which is connected via two inner power supply lines 25, each with a film 26 in the pinch 3. The power supply lines are typically made of tungsten or molybdenum, and have a diameter of 10 to 300 ym, depending on the wattage of the lamp, the rhenium concentration in the range 0.05 to 0.15 wt .-%, while the Kon ¬ concentration of potassium in the range 80 to 120 ppm. The flask contains a common halogen-containing filling. The type of filling is not important here.

Claims

Ansprüche claims
1. Leuchtkörper für eine Halogenglühlampe, wobei der Leuchtkörper aus Wolframdraht hergestellt ist, und wobei der Leuchtkörper die Dotierstoffe Rhenium und Kalium aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rhenium-Konzentration im Bereich 0,02 bis 0,18 Gew.-1. A filament for a halogen incandescent lamp, wherein the filament is made of tungsten wire, and wherein the filament has the dopants rhenium and potassium, characterized in that the rhenium concentration in the range 0.02 to 0.18 wt.
% beträgt, während die Konzentration an Kalium im Bereich 80 bis 130 ppm liegt. %, while the concentration of potassium is in the range of 80 to 130 ppm.
2. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rheniumkonzentration im Bereich 0,06 bis 0,12 Gew.-% liegt.  2. The luminous element as claimed in claim 1, characterized in that the rhenium concentration is in the range from 0.06 to 0.12% by weight.
3. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalium-Konzentration im Bereich 90 bis 110 ppm liegt.  3. luminous element according to claim 1, characterized in that the potassium concentration is in the range 90 to 110 ppm.
4. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass bei den Dotierstoffen die Konzentration 4. The luminous element as claimed in claim 1, characterized in that the concentration of the dopants
0,05 bis 0,08 Gew.-% Re und 110 bis 130 ppm K be¬ trägt . 0.05 to 0.08 wt .-% Re and 110 to 130 ppm K be ¬ contributes.
5. Leuchtkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Wolfram-Drahtes im Be- reich 10 bis 80 ym liegt.  5. The luminous element according to claim 1, characterized in that the diameter of the tungsten wire is in the range of 10 to 80 μm.
6. Halogenglühlampe mit einem Kolben aus Glas, in dem ein Leuchtkörper mittels Stromzuführungen gehaltert ist und der eine Gasfüllung aufweist, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Leuchtkörper ein Leuchtkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ist 6. halogen incandescent lamp with a glass bulb, in which a luminous body is held by means of power supply and having a gas filling, characterized ge ¬ indicates that the luminous element is a luminous element according to one of the preceding claims
7. Halogenglühlampe nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Halogenglühlampe für eine Netz¬ spannung von mindestens 180 V ausgelegt ist. 7. Halogen incandescent lamp according to claim 6, characterized marked ¬ characterized in that the halogen incandescent lamp is designed for a network ¬ voltage of at least 180 V.
8. Halogenglühlampe nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Halogenglühlampe für eine Wattage von 10 bis 75 W ausgelegt ist. 8. Halogen incandescent lamp according to claim 6, characterized marked ¬ characterized in that the halogen incandescent lamp is designed for a Wattage of 10 to 75 W.
9. Halogenglühlampe nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kolben oder ein externes Hüllteil mit einer IRC-Beschichtung versehen ist.  9. Halogen incandescent lamp according to claim 6, characterized in that the piston or an external enveloping part is provided with an IRC coating.
10. Halogenglühlampe nach Anspruch 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Kolben oder das Hüllteil re¬ flektierende Eigenschaften besitzt, wobei der Leuchtkörper im Fokus des Reflektors, der einen Aus¬ schnitt aus einem Kegelschnitt-Kurve bildet, sitzt. 10. Halogen incandescent lamp according to claim 6, characterized ge ¬ indicates that the piston or the Hüllteil re ¬ inflecting properties, wherein the luminous body in the focus of the reflector, which forms an off ¬ section of a conic curve sits.
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