(57)【要約】  カーバイド含有発光体と、当該発光体を保持する電流供給部とを備えた白熱ランプであって、発光体は充填物とともに真空密閉でバルブ内に入れられており、前記発光体はメタルカーバイドを有しており、当該メタルカーバイドの融点は有利にはタングステンの融点を上回っており、発光体は巻かれている。発光体は、コアワイヤーと、被覆コイルを有しており、異なる材料から構成され、メタルカーバイドを含んでいる。
2009535770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーバイド含有発光体と、当該発光体を保持する電流供給部とを備えた白熱ランプであって、
コイル状の発光体は充填物とともに真空密閉でバルブ内に入れられており、
前記発光体はメタルカーバイドを有しており、当該メタルカーバイドの融点は有利にはタングステンの融点を上回っており、
前記発光体は、コアワイヤーと、当該コアワイヤーを取り囲んでいる被覆部とから成る被覆コイルとして構成されている形式のものにおいて、
前記コアワイヤーと前記被覆部は異なる材料から成り、
当該２つのコンポーネントうちの少なくとも１つは、融点が高いメタルカーバイドから構成されている、
ことを特徴とする白熱ランプ。
【請求項２】
前記被覆部は被覆ワイヤーであり、当該被覆ワイヤーは一層または多層であり、殊に、コアワイヤーの直径よりも短い直径を有する複数のワイヤーから成る、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項３】
前記高融点カーバイドは、炭化タンタルないし炭化タンタルと他のメタルカーバイド、窒化金属およびホウ化金属との合金であり、前記第２の材料はランプの加熱後に、別の高融点金属化合物である、または選択された条件下でカーバイドを形成しない、グループＷ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｒｕから選択された金属である、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項４】
前記別の金属化合物は、グループＨｆＣ，ＺｒＣ，ＮｂＣ，ＶＣ，ＷＣ，ＴｉＣ，ＳｉＣからの別のメタルカーバイドであるか、または当該メタルカーバイドの相互の合金であるか、または相応の窒化金属および／またはホウ化金属との合金である、請求項３記載の白熱ランプ。
【請求項５】
前記被覆バルブは石英ガラス、硬質ガラスまたはセラミックから製造されている、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項６】
前記被覆ワイヤーの巻き線間隔は最大で、被覆ワイヤーの直径の１．５倍である、請求項２記載の白熱ランプ。
【請求項７】
前記コアワイヤーは炭素によって積層されている、または線引きからの炭素線グリースが付けられている、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項８】
前記コアワイヤー自体に、炭素繊維ないしは炭素繊維束が巻き付けられている、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項９】
前記炭素が積層されたコアワイヤー自体が再び、グループＴａＣ，ＨｆＣ，ＺｒＣ，ＮｂＣ，ＶＣ，ＷＣ，ＴｉＣから選択されたメタルカーバイドないしメタルカーバイドの合金ないし窒化金属またはホウ化金属との当該メタルカーバイドの合金から成るワイヤーによって被覆されている、請求項７記載の白熱ランプ。
【請求項１０】
前記繊維ないし束自体が再び、グループＴａＣ，ＨｆＣ，ＺｒＣ，ＮｂＣ，ＶＣ，ＷＣ，ＴｉＣから選択されたメタルカーバイドないしメタルカーバイドの合金、窒化金属またはホウ化金属との当該メタルカーバイドの合金から成るワイヤーによって被覆されている、請求項８記載の白熱ランプ。
【請求項１１】
前記コアワイヤーは、カーバイドを形成しない材料または僅かにのみカーバイドを形成する材料、殊に、レニウム、ルテニウム、オスミウムまたはイリジウムから成り、前記被覆ワイヤーはグループＴａＣ，ＨｆＣ，ＺｒＣ，ＮｂＣ，ＶＣ，ＷＣ，ＴｉＣおよび場合によってはさらにホウ化金属および窒化金属から選択されたメタルカーバイドないしはメタルカーバイド合金から成る、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項１２】
前記被覆ワイヤーは多層で、前記コアワイヤーの周りに巻かれている、請求項２記載の白熱ランプ。
【請求項１３】
異なる金属または金属合金、殊にメタルカーバイドから成る少なくとも２つの異なる被覆ワイヤーが前記コアワイヤーの周りに巻かれる、請求項１１記載の白熱ランプ。
【請求項１４】
前記コアワイヤーはタングステンから成り、前記被覆部はワイヤーであり、当該ワイヤーは殊に単にタンタルの所期の浸炭によって製造された炭化タンタルから成る、または別のメタルカーバイドないしその合金（Ｈｆ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉ）から成り、ここで場合によっては前記合金内にさらに窒化金属またはホウ化金属が含まれている、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項１５】
前記コアワイヤーはタングステンから成り、前記被覆部は少なくとも２つの層を有しており、
ここで第１の層は被覆ワイヤーであり、当該被覆ワイヤーはレニウム、オスミウム、イリジウムのグループから選択された材料から成り、当該材料から、炭素拡散遮断として作用する材料から選択されており、
第２の層および場合によってはさらなる層は被覆ワイヤーであり、当該被覆ワイヤーはメタルカーバイド、有利には炭化タンタルまたは別のメタルカーバイド、窒化金属またはホウ化金属との炭化タンタル合金から成る、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項１６】
前記コアワイヤーはタングステンワイヤーであり、当該タングステンワイヤーはレニウム、オスミウム、イリジウムのグループから選択された金属で積層されており、
当該層の上に被覆ワイヤーが被着されており、当該被覆ワイヤーは金属Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ，Ｔｉのグループから選択された、メタルカーバイドないしはメタルカーバイド合金、窒化金属ないしホウ化金属から製造されている、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項１７】
前記コアワイヤーはタングステンワイヤーであり、前記被覆部は３つの層から成り、  第１の層は被覆ワイヤーであり、当該被覆ワイヤーはレニウム、オスミウム、イリジウムのグループから選択された材料から成り、当該材料は炭素拡散遮断部として作用し、
第２の層は繊維または層であり、炭素繊維ないし炭素層のグループから選択された材料から成り、
第３の層は被覆ワイヤーであり、当該被覆ワイヤーはメタルカーバイドないしメタルカーバイド合金から成り、これは炭化タンタル、炭化タンタル合金、ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＮｂＣ，ＶＣ，ＷＣ，ＴｉＣのグループから選択されている、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項１８】
前記コアワイヤーはカーバイドを形成しない材料またはほぼカーバイドを形成しない材料、殊にレニウム、オスミウムまたはイリジウムから成り、
前記コアワイヤーにはまずは第２の層として炭素繊維が巻かれる、または炭素が積層され、
メタルカーバイドないし別のメタルカーバイド、窒化金属またはホウ化金属とのメタルカーバイド合金から成る被覆ワイヤーが第３の層として使用される、請求項１記載の白熱ランプ。
【請求項１９】
まずは完成されたランプ内に高い融点を有する金属ないし金属合金が浸炭されていない状態で置かれ、ランプの加熱時にはじめて、炭素含有充填ガスとの反応によって、または炭素繊維ないし炭素層からの前記炭素を用いてこれが浸炭される、
ことを特徴とする、請求項１から１８までのいずれか１項記載の白熱ランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、請求項１の上位概念に記載されたカーバイド含有発光体を備えたハロゲン白熱ランプに関する。この種のランプは一般照明および光学用途に使用される。
【０００２】
従来技術
タングステンランプにおいて輝度を高めるために、ＤＥ−Ａ３１２３４４２号では、被覆コイルを備えた発光体が使用されている。被覆ワイヤーも被覆されるコイルもタングステンから成る。ここでより厚い、まず第１に消費出力を決めるタングステンワイヤーを以下で「コアワイヤー」と称する。これは薄いタングステンワイヤーによって被覆されている。被覆コイルの目的は、発光体表面、ひいては放射面を拡大することである。このような措置によって、そうでない場合には、まず第１にワイヤー直径によって定められてしまう、消費電力に影響するワイヤー横断面と、放射に影響するワイヤー表面との割合が改善される。これに加えて効果的に放射する面は、コイルの幾何学的形状によって定められる。簡単に言えば放射表面を拡大することによって、設定された出力を発光ワイヤーの短い部分に沿って放射することができる。ここではエネルギーバランスに与えられる他の影響は実質的に一定であると想定されている。
【０００３】
ＵＳ−Ａ３２３７２８４号およびＵＳ−Ａ３２１９４９３号から発光体が公知である。ここではコアワイヤーも被覆コイルもＴａＣから成るか、またはＴａＣを少なくとも化学的な主要構成部分として含んでいる。この特許において被覆コイルの目的は、タングステンコイルの場合と同様に、ビーム放射を高めることである。これは放射表面の幾何学的形状的拡大によって実現される。被覆ワイヤーもコアワイヤーも主に炭化タンタルから成り、コアワイヤーおよび被覆ワイヤーの異なる材料組み合わせは提案されていない。さらに、直径ｄを伴う被覆ワイヤーの比較的大きな巻き線間隔ｗが定められている。これはｗ＞０とｗ＜２ｄとの間である。コアワイヤーは、添付図にも明確に示されているように、完全には囲まれていない。一層の被覆コイルが示されている。ここでは接続目的に対して付加的に、炭素層がコアワイヤー上に比着される。この炭素層はその後、加熱時に浸炭のために、およびコアワイヤーおよび被覆ワイヤーの局部的な融合のために使用される。すなわち、完成されたランプにはもはや炭素層は存在しない。
【０００４】
本発明の説明
本発明の課題は、上位概念に記載されたランプの寿命を長くすることである。
【０００５】
上述の課題は、請求項１の特徴部分に記載された構成によって解決される。特に有利な構成は従属請求項に記載されている。
【０００６】
炭化タンタルは、タングステンより約５００ｋ高い融点を有している。従って、炭化タンタルから成る発光体の温度を、タングステンから成る発光体の温度よりも格段に高く設定することができる。発光体の温度が高く、可視スペクトル領域における炭化タンタルの放射が強いので、発光体として炭化タンタルを有するランプの場合には、タングステンから成る従来の白熱体を有するランプの場合よりも格段に高い発光効率が実現される。炭化タンタルランプの商品化にはこれまで、炭化タンタルの脆弱性並びに速い脱炭ないし高温での発光体の崩壊が主に障害となっていた。
【０００７】
ＴａＣランプの製造時に製造コストをできるだけ低く抑えるために、ＴａＣランプは、石英ガラスまたは硬質ガラス技術によるバルブを有する従来の低圧ハロゲンランプと同じ幾何学的形状で製造されるべきである。酸化アルミニウムセラミックから成るバルブも、セラミック放電容器を有する市場で入手可能なメタルハロゲンランプと同じように、可能である。
【０００８】
本発明では、被覆コイルとして構成されており、コアワイヤーと被覆部から成る発光体が使用される。被覆部としては主に被覆ワイヤーまたは層と被覆ワイヤーの組み合わせが使用される。被覆部が複数の被覆ワイヤーを有していてもよい。
【０００９】
殊に、まずは浸炭可能な材料から成る被覆ワイヤー（例えばタンタルワイヤー）が、高い融点を有する別の材料から成るコアワイヤーとともに製造される。この別の材料は第１の実施形態では、選択された条件下で浸炭可能であり、これは殊にＨｆ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｗまたはその合金に当てはまる。この場合には、このコイルを用いて棒状ランプが構成される。次に、この発光体は開放された棒状ランプ内で、メタンと炭素の混合物を用いて浸炭される。金属は、主に、各メタルカーバイドにおけるカーバイド形成のための自由な反応エンタルピーおよび炭素溶解度に応じて変化する。第２の実施形態の場合には、別の材料とは、適切に選択された条件下で浸炭しない金属のことであり、これは例えばレニウム、オスミウ、イリジウム、ルテニウムまたは発光体が低温の場合にはタングステンでもあり得る。これらの材料はその純粋な金属形態のまま残る。浸炭の基本的な特性に関しては、例えばＳ．Ｏｋｏｌｉ，Ｒ．Ｈａｕｂｎｅｒ，Ｂ．Ｌｕｘ著、Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ４７（１９９１）の５８５〜５９５ページおよびＧ．Ｈｏｅｒｚ著、Ｍｅｔａｌｌ  ２７（１９７３）、６８０ページを参照されたい。浸炭された棒状ランプは次にポンプで排出され、充填ガスで満たされ、最後に、ポンプポールが溶解され、ランプが閉成される。
【００１０】
特別な場合には、開放された棒状ランプ内でのコイル浸炭の代わりに、溶解され、閉成されたランプ内での浸炭も行われる。ランプの充填ガスはこの場合にはこれに相応に、余剰炭素が加えられており、調整されているが、これは格段に重く、実際には主にコイル浸炭温度が３２００Ｋを下回る場合にのみ成功する。制限となる要因は、純金属の融点である。例えばタンタルは２９９６℃の融点を有している。
【００１１】
完成したランプ内でのコイル浸炭の場合には、まだ浸炭されていないコイルの高い壊れにくさが有利である。従って顧客へのランプ搬送がより保証される。発光体の初回スイッチオン時に元来の燃焼箇所でコイルの浸炭が開始され、それとともに脆化による強度低下が始まる。
【００１２】
異なる浸炭時点（ランプ製造中または顧客のもとではじめて浸炭する）によって、ここに記載した実施形態は純粋な発光体金属および金属合金にも、浸炭された金属および金属合金にも有効である。しかし純粋な金属ないし金属合金は遅くともランプのスイッチオン時に各メタルカーバイドないしメタルカーバイド合金に変換される。
【００１３】
ＴａＣの融点がタングステンに比べて５００Ｋ高いにもかかわらず、炭素の蒸発率は約３４００Ｋの比較温度で、タングステン発光体よりも何倍も高い。ＴａＣ発光体に関する炭素の高い蒸発率は、種々の措置によって低減可能である。これは殊に、ランプの冷充填圧力の上昇によって、炭素循環プロセスの使用によって、炭素源から炭素シンクへの継続的な流れを導入することによって、または一定の色温度のもとでＴａＣ発光体の蒸気圧力を低減させることによって行われる。有利な方法はここでは、ＨｆＣ−ＴａＣ、ＺｒＣ−ＴａＣの合金形成等ないしは下方化学量論的ＴａＣの形成である。しかし、完全に再生可能な循環プロセスの設計ないし発光体の完全な安定化は炭素含有雰囲気において難しい。
【００１４】
炭素蒸気圧力ひいては−炭素含有雰囲気における完全に再生可能な炭素循環プロセスまたは発光体の完全な安定化が存在しない場合には−炭化タンタルランプの寿命への重要な主影響量は発光体温度である。発光体温度はランプの色温度と同一ではないが、これと密接に関係している。例えばＢｅｃｋｅｒ／Ｅｗｅｓｔ著：「Ｄｉｅ  Ｐｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅｎ  ｕｎｄ  ｓｔｒａｈｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ  Ｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ  ｄｅｓ  Ｔａｎｔａｌｃａｒｂｉｄｓ（Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ  ｆｕｅｒ  ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｐｈｙｓｉｋ，  Ｎｒ．６、Ｓ．２１６ｆ．（１９３０））」を参照されたい。典型的な発光体温度の領域において、差は主に１００Ｋを下回る。しかし発光体の色温度を低減させると、プランクの放射法則による可視領域において光放射が急速に低減する。従って顕著に寿命が延長される。なぜならＴａＣないし別のメタルカーバイドに関する炭素蒸気圧は、温度が低下するとともに顕著に低減するからである。
【００１５】
第１の課題は、発光体温度が比較的低い場合でも充分な輝度を得るソリューションを見つけることである。この関連では、少なくとも約３０００〜３３００Ｋの温度での、タングステンと比べて高いＴａＣの放射は有利である。従って炭化タンタルランプの使用時の重要な目標設定は、ＴａＣの融点に比べて約３０００Ｋ（すなわち約２５００〜３３５０Ｋの色温度）「低い」色温度のもとで、可視スペクトル領域における高い放射能力を使用することである。タングステンハロゲン白熱ランプと比較して高い発光効率を得るために、メタルカーバイドランプが必ずしも高い温度で駆動されなければならないわけではない。
【００１６】
さらに、適切なガス雰囲気における完全に再生可能な循環プロセスないし発光体の完全な安定化が無い場合の、メタルカーバイドから成る発光体を備えたランプの故障のメカニズムについて簡単に述べる。省略された故障メカニズムは少なくとも基本的に「ホットスポットモデル（Ｈｏｔ−Ｓｐｏｔ−Ｍｏｄｅｌｌ）」に従っている。これはタングステンコイルを有するランプの場合の記載と同じである。これに関してはＨ．Ｈｏｅｒｓｔｅｒ，Ｅ．Ｋａｕｅｒ，Ｗ．Ｌｅｃｈｎｅｒ著「Ｚｕｒ  Ｌｅｂｅｎｓｄａｕｅｒ  ｖｏｎ  Ｇｌｕｅｈｌａｍｐｅｎ、Ｐｈｉｌｉｐｓ  ｔｅｃｈｎ．Ｒｄｓｃｈ．３２，１６５−１７５（１９７１／７２）」を参照されたい。発光ワイヤーに沿った小さい「異常」によって（例えば粒界での高いパワー供給によって、材料データの僅かな局部的変更によって、ワイヤ直径の局部的に制限された低減によって発光ワイヤーにおける局部的な汚れよって、コイルの２つの巻き線の間隔が短すぎること等によって）制限される場合、周囲に対して一箇所が過度に小さく局部的に制限されて加熱される。この局部的な制限はここで最大で２つの巻き線である。温度の局部的な上昇によって、この箇所から強い材料蒸発が起こり、この箇所は有利には周辺に対して先細りする。これによってこの箇所での抵抗が上昇する。小さい領域上で抵抗が高まるので、これによって、発光体の全体的な抵抗も僅かにのみ変化する、または全体的な抵抗は観察箇所での抵抗よりも非常に僅かだけ高くなる。僅かに高くなった抵抗を有する狭く制限された箇所で、高いパワー供給が行われる。なぜなら、同じ電流ないしは相対的に僅かにだけ低い電流が、今は高い抵抗を有しているこの箇所を流れるからである。これによって温度はさらに高まる。これは再び、例えば、周囲に対するこの箇所の先細りを加速させる。上述したように薄い箇所の形成がひとりでに加速され、最終的にはこの箇所で発光体が加熱して溶ける。炭化タンタルのようなメタルカーバイドから成るランプではタングステンから成る白熱電球と比べてさらなる作用として、炭素蒸発時に生じる亜炭化物Ｔａ２Ｃが、ＴａＣと比べて３倍以上高い特別な電気抵抗を有しているということが加わる。これに関しては例えばＳ．Ｏｋｏｌｉ，Ｒ．Ｈａｕｂｎｅｒ，Ｂ．Ｌｕｘ著「Ｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ａｎｄ  ｔａｎｔａｌｕｍ  ｆｉｌａｍｅｎｔｓ  ｄｕｒｉｎｇ  ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｉａｍｏｎｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４７（１９９１）、５８５−５９９」を参照されたい。このような影響によって、炭化タンタルから成る発光体での破壊性のメカニズムは、タングステンから成る発光体よりもさらに迅速に強まる。従って、問題を阻止するための効果の大きいメカニズムが、タングステンを使用する場合よりもさらに迅速に必要とされる。
【００１７】
従って付加的な第２の課題は、上述の破壊性メカニズムを回避すること、ないしは少なくとも弱めること、ないしは一般的に寿命延長のための措置を施すことである。
【００１８】
付加的な第３の課題は、脆弱で、壊れやすい、メタルカーバイドから成るコイルを安定させることである。
【００１９】
さらに本発明の有利な特徴は、少なくともメタルカーバイドから成るコイルを被覆ワイヤーとしてまたはコアワイヤーとして構成し、被覆ワイヤーまたはコアワイヤーとしての他の第２の材料と組み合わせることである。コアワイヤーと被覆ワイヤーに対して異なる材料を使用することによって、ＵＳ−Ａ３２３７２８４号およびＵＳ−Ａ３２１９４９３号と比べて、メタルカーバイドコイルを有するランプの決定的な利点が得られる。コイルのこのような構成は、以下に記載するように、上述の課題を解決するのに寄与する。
【００２０】
被覆コイルでは、メタルカーバイドグローコイルの光出射面は、放射発光体面を拡大することによって大きくされる。タングステン被覆コイルと同じように、これは次のことによって実現される。すなわち、輝度を高めること、または低い発光体温度で同じ輝度を得ることによって実現される。高い輝度を得ることは殊に、反射体または光学的な投影システムにおいてランプが使用される場合に興味深い。有利には被覆ワイヤーは典型的に７μｍ〜１５０μｍの領域の直径を有する。コアワイヤーは、８０μｍ〜８００μｍの領域の典型的な直径を有している。２４Ｖおよび２５０Ｗを伴う投影ランプの具体的な例は例えば、コアワイヤーの１１回巻きおよび被覆ワイヤーの３２００回巻きの場合には、２０μｍの被覆ワイヤー直径と２５５μｍのコアワイヤー直径とを有する。典型的な出力段は１０ワット〜１００ワットである。
【００２１】
典型的にここで被覆ワイヤーの直径とコアワイヤーの直径の比は１／３〜１／２０である。有利には、被覆されていないコアワイヤー（例えばレニウムワイヤー直径１９０μｍ）に対する被覆ワイヤー（例えばタンタルワイヤー直径２５μｍ）の比は、約１／５〜１／１５である。
【００２２】
純粋なタングステン−タングステンソリューションの場合には、典型的にタングステン被覆ワイヤーの巻き間隔は、被覆ワイヤーの直径よりも一層大きい。すなわち、被覆部のピッチファクター（Ｓｔｅｉｇｕｎｇｓｆａｋｔｏｒ）は、実際には常に１．２よりも大きい。２５０Ｗの出力の場合には例えばタングステン被覆ワイヤーのピッチファクターは典型的に１．８であり、タングステンコアワイヤー巻き線のピッチファクターは典型的に１．３である。被覆コイルの２つの隣接している巻き線の外側の間のコイルの間の間隔は常に０を上回るが、コアワイヤー直径の２倍よりも小さい。
【００２３】
コアワイヤーの直径並びにピッチファクターおよび巻き数は、異なる材料から成るメタルカーバイド被覆コイルの場合、タングステンの場合と類似している（直径８０μｍ〜８００μｍおよびピッチ１．１〜２．０、巻き数３〜３０）。一般的に、異なる材料から成るメタルカーバイド被覆コイルの場合の勾配比は、若干高い（１．１〜３．０）。なぜなら、浸炭時の金属の体積増加によって、浸炭時に巻き線間隔が若干変化し、若干傾斜するからである。この比較的大きいピッチによって、巻き線間短絡が回避される。
【００２４】
異なる材料から成るメタルカーバイド被覆コイルの場合の被覆ワイヤーのピッチファクター（１．０〜１．４）は傾向的に、タングステンの場合よりも小さい。なぜなら、できるだけ密集した被覆が形成されるべきだからである。浸炭時の金属の体積増加は考慮されなければならないので、浸炭前のピッチファクターは常に格段に１．０より大きい。しかし本発明では、このピッチファクターは加熱された（ｅｉｎｇｅｂｒａｎｎｔ）状態で、有利には１．４より格段に小さく、特に有利には１．０〜１．２の間である。付加的に、コイル設計時には、発光体の「ひび割れ（Ａｕｆｓｐｒｉｎｇｅｎ）」が考慮されなければならない。なぜなら、被覆ワイヤーは浸炭時に長手軸方向に伸張するので個々の巻き線は相互に押し崩される。
【００２５】
被覆コイルの具体的な構造によってさらに、ホットスポット形成時の上述した破壊性メカニズムが弱まる（第２の付加的な課題を参照）。少なくとも完全に再生可能でなく行われる循環プロセス時には、まずは外側にある被覆ワイヤーが脱炭する。これは僅かにしか消費電力に寄与していないので、１つのワイヤーからのみ成る簡易な発光体の場合と比べて、高温箇所の形成開始時には少なくともはじめには比較的僅かにしか、多くのパワーがこの箇所に供給されない；すなわち、この箇所での温度上昇は比較的緩慢に進行する。
【００２６】
この効果は基本的には、コアワイヤーと被覆ワイヤーに同じ材料が使用されている場合には緩む。例えばコアワイヤーと被覆ワイヤーが炭化タンタルから構成される場合には、被覆ワイヤーがコアワイヤーをできるだけ完全に取り囲むことが重要である。少なくともコアワイヤー表面の９０％、有利には少なくともコアワイヤー表面の９５％が覆われる。すなわち被覆コイルのピッチファクターはほぼ１、または１より僅かにだけ大きい。これによって、蒸発は実質的に、被覆ワイヤーの「外側」表面からのみ行われる。しかしコアワイヤーから、非常に僅かにではあるが材料が蒸発する。しかしコアワイヤーと１つ／複数の被覆ワイヤーに異なる材料を使用する場合には、さらなる利点が生じる。これは殊に以下の実施形態において生じる：
（ｉ）高い蒸気圧を備えた廉価な材料から成るコアワイヤー、低い蒸気圧を備えた高価な材料から成る被覆ワイヤー。これによって、コスト上昇が比較的低く、品質を改善することができる。
（ｉｉ）コアワイヤーとしてメタルカーバイドを用いる；このコアワイヤーを炭素によって積層する、またはこのコアワイヤーを炭素繊維によって巻く。この炭素層ないし炭素繊維に他のメタルカーバイドから成る被覆部を巻きつける。ここで炭素から成る「中間」層は、ＤＥ１０２００４０５２０４４．５号におけるソースとして、被覆コイルから外部へ蒸発した炭素を補う。これによって寿命が長くなる。これは、ＵＳ−Ａ３２３７２８４号に記載されているようなコアワイヤーと被覆ワイヤーの接続が大事なのではない。
（ｉｉｉ）カーバイドを形成せず、ほとんど炭素を遊離させないコアワイヤーを使用する。ここでは殊に、グループＲｅ、Ｏｓ、Ｉｒからの材料およびメタルカーバイド／メタルカーバイド合金が被覆ワイヤーとして使用される。これによって耐衝撃性が高まる。
（ｉｖ）カーバイドを形成する廉価な材料から成るコアワイヤーを使用する。これは殊にＷ，Ｔａ，Ｚｒである；このコアワイヤーを炭素拡散バリヤとして作用する材料で積層する、なしいこのコアワイヤーをカーバイドを形成しない材料から成るワイヤーで巻く。これは殊にＩｒ，Ｏｓ，Ｒｅ；である。その後、この第２の「中間」層は第３の層によって巻かれる。これは殊に、メタルカーバイドから成るワイヤーである。これによって、比較的廉価な材料から成るコアワイヤーを使用しつつも耐衝撃性を高めることができる。
（ｖ）カーバイドを形成せず、炭素を遊離させる金属、例えばＩｒ，Ｏｓ，ＲＥをコアワイヤーとして使用する；このコアワイヤーを炭素で積層する、またはこのコアワイヤーを炭素繊維で巻き、さらに、この炭素層ないし炭素繊維に、メタルカーバイドから成る被覆部を巻きつける。ここで炭素から成る「中間」層は、ＤＥ１０２００４０５２０４４．５号でのソースであり、被覆コイルから外部へ蒸発する炭素を補う。これによって寿命が長くなる。ここでは、金属から成るコアワイヤーを使用することによって、高い耐衝撃性が得られる。カーバイドを形成しないコアワイヤーの代わりに、カーバイドを形成する材料から成るコアワイヤーを使用することもできる。この材料は、可能な炭素拡散バリヤである元素Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒによって積層される。
【００２７】
以下ではこれらの種々のオプションに対する具体的な実施例を示す。
【００２８】
被覆コイルの幾何学形状の設計は有利には次のように行われる。すなわち、被覆ワイヤーの巻き線間隔が、被覆ワイヤーの直径の範囲にあるように、すなわち１．０〜１．４のピッチファクター、有利には１．０１〜１．２のピッチファクターにあるように行われる。ここでは被覆ワイヤーの巻き線はほぼ接触している。巻く際のできるだけ密集した被覆によって、コアワイヤー（これはメタルカーバイドないしは金属から成る）の蒸発は効果的に阻止される、ないしは制限される。ここで、浸炭時に体積増加が起こることが考慮されるべきである。有利には被覆時にはじめは被覆ワイヤーの直径の約５〜１０％の僅かな巻き線間隔が守られるはずである。浸炭後に、被覆ワイヤーの巻き線の間のこの隙間は体積増加によって実際にはほぼ完全に閉じられる。従って、巻き線間隔は直径の５％よりも小さく、殊に０．５〜４．５％の間である。
【００２９】
被覆コイルの製造時には、基本的に次のことが設定される。すなわち、これがはじめにコアワイヤーと被覆ワイヤーから巻かれ、次に棒状ランプにおいて炭素含有雰囲気のもとで浸炭されることが設定される。択一的にこの浸炭を後に、顧客のもとでのランプの加熱時に行ってもよい。ここでは炭素は充填ガスへの炭素含有添加物からおよび／または固体の炭素繊維または炭素層からの炭素の運搬によってもたらされる。
【００３０】
浸炭時に、ワイヤー体積が増加するので、これによって応力が生じる。浸炭時の過度に大きい応力の形成を弱めるために、浸炭時には次のことが行われる。すなわち、コアワイヤーがはじめに炭素で、例えばＣＶＤ積層またはＰＶＤ積層、飛出し等によって積層される、ないしはさらに線引き（Ｄｒａｈｔｚｕｇ)からの炭素含有線グリース（Ｚｉｅｈｓｃｈｍｉｅｒｅ）が付されるか、または薄い炭素被覆繊維（典型的に５〜１２μｍ、例えば７μｍ）の第１の層で巻かれる。この後になってはじめて被覆ワイヤーがコアワイヤーの周りに巻かれる。層ないし繊維ないしグリースの残留物からないしは被覆部の第１の層からの炭素は、浸炭のために加熱時に使用される。すなわち、炭素層ないし炭素繊維は薄くなる。これによって層厚が低減され、浸炭時に生じる体積拡大が実質的に相殺される。付加的に炭素をさらに炭素含有雰囲気を介して供給することができる。浸炭プロセスの設計に応じて、タンタルの浸炭に必要な炭素の定められた部分が気相から取り出され、別の部分が炭素層から取り出される。有利には浸炭プロセスは次のように設計される、ないし炭素層ないし炭素繊維は次のような厚さに選択される。すなわち、浸炭の後でも依然として炭素が存在するような厚さに選択される。
【００３１】
少なくとも完全には再生されない循環プロセスでのランプ作動時に、外側の被覆ワイヤーが脱炭される場合には、被覆ワイヤーによって取り囲まれている炭素層から永久的に炭素が後から供給される。すなわち炭素層ないし炭素繊維はＤＥ−Ａ１０２００４０５２０４４号におけるソースとして作用する。この文献に記載されているように、ガス雰囲気の炭素が濃くなるのを回避するために、この場合にはシンクがランプのガス空間内に設けられなければならない。
【００３２】
ＵＳ−Ａ３２３７２８４号およびＵＳ−Ａ３２１９４９３号には、光出射面を増やすことに幾何学的形状の作用について記載されている。これは、コイルにおいて被覆ワイヤーと被覆されるコアワイヤーとが実質的に同じ材料から成る場合に生じる。ここではこの材料はタンタルであり、浸炭後では炭化タンタルである。
【００３３】
しかしほぼ１のピッチファクターが選択される場合、すなわち、被覆コイルの個々の巻き線が、コアワイヤーをほぼ完全に被覆する場合（有利には表面の９５％以上）、有利には被覆コイルの外側表面によって蒸発が行われる。これによって寿命が長くなり、ひいてはＵＳ−Ａ３２３７２８４号およびＵＳ−Ａ３２１９４９３号に記載された効果を越える改善が行われる。さらに発光体内で異なる材料が組み合わされる場合、上述した光出射面の幾何学形状的な拡大並びに被覆ワイヤー上に炭素蒸発が制限されることに対して付加的に別の利点が加わる。これについては上述した点（ｉ）〜（ｖ）を参照されたい。
【００３４】
例えば、被覆ワイヤーはタンタルから成り、被覆されるコアワイヤーは融点が別の高い材料から成る。これは例えばタングステン、レニウム、ハフニウム、ジルコン、ニオブ、オスミウム、バナジウム、チタン、ルテニウム、炭素またはこれらの材料の合金である。この場合の利点は以下の通りである：タングステンは非常に高い融点（３３８０℃）を有する金属であるが、これは炭素と反応して炭化タングステンになる。この炭化タングステンは２６３０℃のより低い融点を有する。これに対してレニウム等の金属は炭素とは反応しない。しかし３１８０℃の、タングステンよりも低い融点を有している。ハフニウムは炭素と反応し、ＨｆＣはＴａＣよりも約１００Ｋだけ高い融点を有している、等々である。
【００３５】
重要であるのは例えばシステムにおいてＴａＣから成るコアワイヤー／ＨｆＣから成る被覆ワイヤーが、材料ＨｆＣから成る被覆ワイヤーの巻き線間隔を小さくするということである（ピッチファクターはほぼ１である）。有利には、被覆ワイヤーによるコアワイヤーの少なくとも９５％のできるだけ密集した被覆によって、ＴａＣ／ＨｆＣが８０／２０のＴａＣの均等な合金が得られる。これによって、コアワイヤーからの材料の蒸発がほぼ抑圧される、ないしは蒸発はほぼ、被覆ワイヤーの外部表面からのみ行われる。
【００３６】
被覆は多層でも実施される。従ってコアワイヤーおよび被覆ワイヤーでの別の付加的な材料組み合わせが可能である。これは例えばレニウムコアワイヤーの周りでのＴａワイヤーからの、場合によっては付加的に炭素繊維または炭素からの一層または多層の被覆である。有利にはＲｅコアワイヤーがはじめに炭素繊維／炭素層によって被覆され、次にタンタルワイヤーによって被覆される。レニウムワイヤーは炭素をほぼ受け入れず、外側のＴａＣワイヤーから蒸発する炭素はＤＥ−Ａ１０２００４０５２０４４号における、炭素繊維ないし炭素層の内部から拡散によって運び込まれた炭素によって埋め合わせされる。炭素の強い蒸発も、炭化タンタル、炭化ハフニウム、炭化ジルコニウム、炭化バナジウム、炭化チタン、炭化タングステンから成る多層の被覆部を用いることによって抑圧可能である。これは場合によっては付加的な炭素被覆部／炭素層を伴う。被覆部が二層または多層の場合には同じように、被覆ワイヤーのできるだけ小さい巻き線間隔が望まれ、有利には表面の少なくとも９５％の被覆に相応する巻き線間隔が望まれる。これによってできるだけ均等な被覆形成が得られる。
【００３７】
複数の材料を使用することによって、付加的な第２のおよび第３の課題のソリューションが最適化される。これを以下で、幾つかの例に基づいて説明する。
【００３８】
第１の実施形態：レニウムは炭素と反応しない。しかし３１８０℃の、タングステン（３３８０℃）に近い、比較的高い融点を有している。最も容易な場合に、レニウムコアワイヤーをタンタル合金から成る被覆ワイヤーで被覆すると、浸炭後に、ほぼ、有利には少なくとも表面の９５％で密集された炭化タンタル被覆部を伴うレニウムワイヤーが得られる。レニウムは炭素と反応しないので、Ｒｅコアワイヤーは浸炭時に自身の化学的な組成も変化させない。初めのＴａ被覆部はＴａＣ被覆部になる。この材料組み合わせでは次のことが有利である。すなわち、炭化タンタルの目指すに値する放射物理的な特性が、被覆部の大きい表面で光技術的に使用することができ、実質的には炭素に対して無反応のレニウムのみが電流搬送を担う、ということである。循環プロセスが少なくとも完全には再生されないケースでランプ作動中に外側タンタル被覆ワイヤーが脱炭される場合、格段に厚いレニウムコアワイヤーの電気抵抗は僅かにしか変わらない。脱炭は実質的に外側被覆層にのみ作用するので、この金属組み合わせＲｅ−ＴａＣによってコイルの寿命は少なくとも２倍に延長される。
【００３９】
第２の実施形態：炭化ハフニウムは炭化タンタルよりも高い融点を有している。しかしハフニウムは格段に弱く、かつタンタルよりも格段に高価である。従って、被覆コイルを次のように設計するのが有利である。すなわち、コアワイヤーがＴａＣから成り、被覆コイルがＨｆＣから成るようにするのが有利である。これによって、Ｈｆの金属使用が格段に低減される。ＨｆＣの融点は高いので、寿命に関してポジティブな作用を得ることができる。ランプ作動時にＴａＣからのＴａとＨｆＣからのＨｆが拡散的に混合すると、発光体の外側領域においてタンタルの含有量が増大する。これによって融点がさらに上昇し、従って寿命に付加的に有利に作用する。最高融点は約８０％のＴａＣ＋２０％のＨｆＣ（Ａｇｔｅ,Ａｌｔｈｅｒｔｈｕｍ著,「Ｚ．Ｐｈｙｓｉｋ、Ｎｏ．６（１９３０）」）の組成で得られる。最高融点は約８０％のＴａＣ＋２０％のＺｒＣでも得られる。従って、被覆部の無い簡単な発光体を使用する場合に１５〜２５質量％の割合でＨｆＣないしＺｒＣを含むＴａＣ／ＨｆＣから成る合金またはＴａＣ／ＺｒＣから成る合金を使用するのも特に有利である。
【００４０】
Ｔａから成る（ないしＴａ合金から成る）コアワイヤーがＨｆ（ないしＨｆ合金から成る）から成る被覆ワイヤーで被覆されることによって、ＴａＣ−ＨｆＣ被覆コイルが製造される場合には、金属組み合わせＴａ／Ｈｆ（ないしＴａ合金／Ｈｆ合金）を有する被覆されるワイヤーが、コイルに巻かれ、最終的には棒状ランプまたは完成されたランプ内で浸炭される。
【００４１】
第３の実施形態：特別な用途の場合はむしろタングステンコアワイヤーがメタルカーバイドから成るワイヤーによって被覆されるのが有利である。これはタングステンが炭化するにもかかわらず行われる。これによって、冒頭に記載した、２６３０℃の炭化タングステンに対する融点低下が生じる。ここで被覆部が一層の場合、炭化タンタルと炭化タングステンの異なる形成エンタルピーが利用される。浸炭は次のように制御される。すなわち、炭素に対するタンタルの高い親和力によって、タングステンの浸炭が最小化されるように制御される。従って浸炭時の所期のパラメータ選択（温度、時間、流量、圧力、炭素濃度等）によって、メタルコアワイヤー（例えばタングステン）から成る被覆コイルおよびメタルカーバイド（例えば炭化タンタル）から成る被覆コイルが製造される。少なくとも、約３０００Ｋを下回ってのこのような発光体の作動時には、タングステンの浸炭が行われる。すなわち、炭化タンタルから（ないし別のメタルカーバイド）からタングステンへ炭素の移動は、下位の役割のみ担う。この場合にも炭化タンタルの使用は、その選択放射特性の故に有利である。従ってタングステンは、充分に低い発光体温度の選択された条件下で非カーバイド形成金属と見なされる。
【００４２】
タングステンコアワイヤーを備えた発光体を高い温度で作動させるために、しばしば以下の実施形態が有利である。タングステンコアワイヤーがはじめにレニウムワイヤーによって被覆され、その後別の金属ワイヤーによって被覆される。これによって、二層の被覆部が生じる。第１の層であるレニウム被覆ワイヤーは、炭素拡散遮断部として作用する。択一的にこの拡散遮断部に対する材料としてＯｓ,ＩｒまたはＲｕも選択される。第２の層である被覆ワイヤーは浸炭可能な金属から成る。これは浸炭時にメタルカーバイドに変化する。有利にはここでは金属としてタンタルないしタンタル合金が使用される。択一的に、他の金属または同じ金属からの合金も適している。これは殊にＨｆ,Ｎｂ,Ｖ,Ｚｒ,Ｔｉ,Ｗである。
【００４３】
択一的にまずはＵＳ−Ａ１８５４９７０号と同じようにタングステンワイヤーがレニウムによって積層され、その後、第１のこの積層されたワイヤーがメタルワイヤーによって被覆される。これは浸炭時にメタルカーバイドを供給する。
【００４４】
別の実施形態では、脆弱なコアワイヤー（主にＴａＣのようなメタルカーバイド）の機械的な安定化が、それほど脆弱ではない被覆ワイヤーによって行われる。ここでこの材料はＣ,Ｒｅ,Ｏｓ,Ｉｒまたはそれほど脆弱でない材料である炭化Ｚｒ,炭化Ｈｆ,炭化Ｎｂ、炭化Ｖ、炭化Ｔｉ、炭化Ｗ／メタルカーバイド合金、窒化金属、ホウ化金属等である。逆のケースも択一的に可能であり、ここではメタルカーバイド、殊にＴａＣから成る、浸炭後に脆弱化する被覆ワイヤーの機械的な安定化が、浸炭されてない、金属から成る被覆されるコアワイヤーによって行われる。これは殊に例えばレニウム、炭素またはそれほど脆弱化しないメタルカーバイド合金であり、ここでは例えばＨｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔｉ，ＶおよびＷが使用される。
【００４５】
再度、Ｒｅから成るコアワイヤーの担体材料としての使用および浸炭可能な金属から成る被覆ワイヤーの使用を強調しておく。これは浸炭の後、タンタルカーバイドのような炭化金属を形成する。レニウム、オスミウムまたはイリジウムは浸炭されず、従って脆化しない。このようにして機械的に安定した発光体を有することができる。
【００４６】
ここに記載した構造は、他のメタルカーバイド（例えば炭化ハフニウム、炭化ジルコニウム、炭化ニオブ、炭化チタン、炭化バナジウム、炭化タングステン）および、窒化金属およびホウ化金属を伴うその合金発光体を有するランプにも使用可能である。
【００４７】
図面の簡単な説明
以下で本発明を複数の実施例に基づいてより詳細に説明する。
【００４８】
図１は、実施例に従ったカーバイド発光体を有する白熱ランプであり、
図２は、図１に示された白熱ランプのためのコイル状の発光体である。
【００４９】
発明の有利な実施形態
図１は片側が圧潰された白熱ランプ１を示しており、この白熱ランプは、石英ガラスから成るバルブ２、圧潰部３および内部電流供給部６を有しており、この内部電流供給部は薄片４を、圧潰部３内で発光体７と接続させる。発光体は一重に捲回されており、ＴａＣから成る軸方向に配置されたワイヤーであり、その捲回された終端部１４はランプ軸に対して横向きに延在している。外部リード線５は外側で薄片４と当接している。バルブの内径は９ｍｍである。次に捲回終端部１４が、ランプ軸に対して平行に曲げられ、そこで内部電流供給部６を一体的な延長部として形成する。
【００５０】
概略的に図１に示されたランプのタンタルカーバイドから成るグローコイルは、タンタルワイヤー（直径１２５μｍ）から捲回されたコイル（１２巻き）の炭化によって生じる。ここでこのランプの基本的な構造は実質的に、市場で入手可能な低圧ハロゲンランプのそれに相当する。キセノンをベースガスとして使用する場合、（これにさらに水素、窒素、炭化水素およびハロゲン（Ｊ，Ｂｒ，Ｃｌ，Ｆ）を含有する物質が添加される）、ランプは１５Ｖでの作動時に、約７０Ｗの消費電力を有する。ここで色温度は特徴的に３２００〜３６００Ｋの領域にある。
【００５１】
図２には概略的に発光体７がより詳しく示されている。コアワイヤー１５のピッチは１２５μｍの直径で、１２巻きの場合には約３５０μｍである。例えば２５μｍの直径を有する被覆ワイヤーのピッチファクターは約１．２である。
【００５２】
コアワイヤーおよび被覆部は共同で、いわゆる被覆コイルを形成する。ここで材料は、上述の実施形態に相応する。
【００５３】
殊に適切なメタルカーバイドの融点はタングステンの融点を上回っているか、またはその融点は最高で１００°タングステンの融点を下回っている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施例に従ったカーバイド発光体を有する白熱ランプ
【図２】図１に示された白熱ランプのためのコイル状の発光体
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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