炭素−サイクルを有する白熱電球
炭素−サイクルが使用される白熱電球は、充填物と共にバルブ内で真空気密して導入されている発光体を備えており、その際、発光体はタングステンの融点より高い融点の金属炭化物を有する。発光体とバルブ壁との間隔は１８ｍｍより小さく、その際、炭素に関係する第１のサイクルを炭素および充填物添加としての水素の使用により実施し、かつその際、金属に関係する第２のサイクルをハロゲンの使用により実施する。
【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の上位概念に記載の炭素−サイクルを有する白熱電球から出発する。これは、とりわけＴａＣからなる発光体を有するか、または発光体がＴａＣを成分として含有するハロゲン電球である。
【０００２】
従来技術
多くの文献からすでにハロゲンの使用下での炭素−サイクル（炭素−ハロゲン−サイクル）を有する白熱電球が公知である。この場合、ハロゲンは炭素がバルブ壁に析出することを防止するのに役立つ。ところが、炭素−水素−サイクルがより効果的であると判明し、その際、炭素のバルブ壁での析出は炭化水素の形成により回避される。炭素−水素−サイクルは、炭素−ハロゲン−サイクルに比べて、この場合、炭素−ハロゲン−サイクルにおける状況とは異なって、比較的低い温度にある電球内のサポーター部（ホルダー）は腐食しないという利点を有する。
【０００３】
化学輸送反応は、固体（以下では＜ｓ＞と省略）、または液体（以下では＜ｆ＞と省略）が、気体状の生成物（以下では＜ｇ＞と省略）のみを生成しながら、与えられた温度Ｔ１で反応するという点で際立っている。引き続き、気体状の反応生成物を別の温度Ｔ２を有する場所へ輸送し、そこで反応生成物は固相または液相の分離下で再び分解する。化学輸送反応の詳細な調査について、例えばＨ．Ｓｃｈａｅｆｅｒ、「Ｃｈｅｍｉｓｃｈｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｒｅａｋｔｉｏｎｅｎ」、Ｖｅｒｌａｇ Ｃｈｅｍｉｅ、１９６２を参照のこと。そこには化学輸送反応がいくつかの規則に基づいて定量化されることが詳細に第１６頁〜第１７頁、第３２頁〜第４３頁および第１４０頁〜第１４３頁に記載されている。最も重要な点は以下のことである：
[Ａ]反応式の一方で固相が発生しない場合にのみ、反応は輸送することができる：Ａ（ｓ）＋Ｂ（ｇ）＝Ｃ（ｇ）。
【０００４】
[Ｂ]極端な平衡位置を有する反応は、計測可能な固相輸送をもたらさない。輸送系の選択の際、平衡位置が極端であってはならないことは主要な観点である。
【０００５】
[Ｃ]△ＨＲ、反応エンタルピーの符号は輸送方向を決定する。発熱反応は低い温度から高い温度へ輸送し、吸熱反応は高い温度から低い温度へ輸送する。これは温度変化に際して化学平衡のシフトを記載するいわゆるファントホッフの式から導きだされる。
【０００６】
他の規則は反応エントロピーの影響について言明する。気体状の物質の輸送は種々のメカニズムにより行ってよい。最も重要なのは濃度勾配における拡散、熱拡散、熱対流および強制対流（外部からの強制流）である。観察された反応系に応じて、全工程に関して化学反応の速度または気相を経由する輸送が反応速度に決定的でありうる。
【０００７】
例としてタンタルとヨウ素との反応が観察される：
Ｔａ＜ｓ＞＋５／２Ｉ２＜ｇ＞＝ＴａＩ５＜ｇ＞。
【０００８】
この場合、室温（２９８Ｋ）でもしくは１３００Ｋの温度で、反応エンタルピーについて△ＨＲ（２９８Ｋ）＝−２７４．３ｋＪ／モルもしくは△ＨＲ（１３００Ｋ）＝−２６３．８ｋＪ／モルが得られる。そのため、全ての温度領域にわたるマイナス符号の反応エンタルピーに基づき、低温部から高温部へのタンタルの輸送が行われる。
【０００９】
上記の化学輸送反応の適用のための例は、ｖａｎ Ａｒｋｅｌ−ｄｅ Ｂｏｅｒ法による金属の公知の精製である。その際、例えばタンタルは５００℃でヨウ素との反応により変化し気体状のヨウ化タンタルとなり、該ヨウ化タンタルは電流によりより熱い場所に輸送される。約１０５０℃より高い温度で、再びヨウ化タンタルは純粋なタンタルの分離下で分解する。例えば酸化タンタルのような不純物は、難揮発性であり、出発箇所に残留し続ける。同じような方法で、金属であるＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｖ、ＮｂおよびＵを精製することができる。
【００１０】
このような化学輸送反応は、フィラメントから蒸発したタングステンをフィラメントへ輸送し戻すために、電球技術、例えばハロゲン電球においても利用される。このいわゆるタングステン−ハロゲンサイクルの場合、フィラメントから蒸発したタングステンは、バルブ壁付近の比較的低い温度で反応してハロゲン化タングステンもしくはハロゲン化酸化タングステン（酸素が存在する場合）となり、これらは再びフィラメントに輸送し戻される。フィラメント付近の高い温度で、再びハロゲン化タングステンおよびハロゲン化酸化タングステンは分解する。遊離したタングステンはフィラメントに堆積する。その際、重要なことは、ハロゲン化タングステンもしくはハロゲン化酸化タングステンの蒸気圧が、たいてい２００℃〜６００℃の範囲にあるバルブ壁付近を支配する比較的低い温度において十分に大きいので、そこで固体の化合物の析出が回避されることである。活性ハロゲン添加物としてヨウ素または臭素が使用される場合、これは、同時に少なくとも酸素の痕跡が存在している場合に限り可能である。それというのも、純粋なハロゲン化物の蒸気圧は小さすぎるか、もしくはハロゲン化物は気相中で全く生じないからである。とりわけその原因は、純粋なハロゲン化物がオキシハロゲン化物より、ハロゲン化された炭化水素化合物と共に導入された水素により容易に還元されることにある。すでに黒化したバルブ壁は、このような輸送反応により再び脱黒化することができる。ハロゲンとしてフッ素が使用される場合を除いて、ハロゲン電球内でのハロゲンサイクルは再生不可能である。つまりタングステンは、タングステンが有利に蒸発する最も熱い場所ではなく、別の温度の場所で再び分離する。
【００１１】
ハロゲン電球内でのハロゲンサイクルのために多数の文献が存在する。ハロゲン電球内での異なったハロゲンサイクルの特性に関して、例えば「Ｏｐｔｉｓｃｈｅ Ｓｔｒａｈｌｕｎｇｓｑｕｅｌｌｅｎ」、第４章「Ｈａｌｏｇｅｎｇｌｕｅｈｌａｍｐｅｎ」、Ｌｅｘｉｋａ Ｖｅｒｌａｇ、１９７７およびその中で引用される文献を参照のこと。
【００１２】
白熱電球の効果の上昇のための公知の選択肢は、炭化タンタルのような高融点のセラミックからなる白熱体の使用である。これに関して、例えばＢｅｃｋｅｒ、Ｅｗｅｓｔ：「Ｄｉｅ ｐｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅｎ ｕｎｄ ｓｔｒａｈｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ Ｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ ｄｅｓ Ｔａｎｔａｌｋａｒｂｉｄｓ」、Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆｕｅｒ ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｐｈｙｓｉｋ、第５号、第１４８〜第１５０頁および第６号、第２１６頁〜第２２０頁（１９３０））を参照のこと。効果の上昇は、金属炭化物からなる白熱体が、純粋な金属と比べてより一層高い融点ゆえに比較的高い温度でも動かすことができるという事実から判明する：ＴａＣの融点は、タングステンの３４１０℃に対して３８８０℃である。さらにタングステンと比較して、可視領域における炭化物の発光係数はＩＲにおけるそれよりも大きい。とりわけ炭化タンタルはタングステンより良好な「選択放射体（Ｓｅｌｅｋｔｉｖｓｔｒａｈｌｅｒ）」である。
【００１３】
高い温度で炭化タンタルの発光体を動かす際の問題は脱炭化である；これにより、比較的高い比抵抗および比較的低い融点を有する亜炭化物が形成されるので、そのため発光体が急速に破壊される。この問題の解決のために、文献中にいくつかの手がかりがある。
【００１４】
ＵＳ３４０５３２８で言及されている可能性は、炭素を過剰に炭化タンタル発光体中に溶解するということにある。外側に向かって発光体から蒸発する炭素は、バルブ壁に沈着し次いで内側からの拡散により補充される。
【００１５】
他の可能性は、充填ガスに炭素および水素を添加することである。例えばＵＳ２５９６４６９を参照のこと。その際、電球内で炭素サイクルが生じる。高い温度で蒸発する炭素は、比較的低い温度で水素と反応して炭化水素となり、該炭化水素は対流および／または拡散によりフィラメントに輸送し戻され、そこで炭化水素は再び分解する。その際に生じる炭素は再びフィラメントに堆積する。機能性の炭素−サイクルのために、電球容器内での炭素（煤の形で）の析出を回避するために、たいてい過剰の水素を使用しなければならない。例えばメタンまたはエテンが使用される場合、水素の分圧は炭化水素の分圧の約２倍でなければならない。さもなければ、電球容器内の炭素が析出する。炭素および水素の必要な濃度は、たいてい数％までの範囲になければならないので、水素の高い割合は電球の効果に不利に作用する。
【００１６】
効率における損失を減少させるために、水素のほかにハロゲンも炭素との反応のために使用された。例えばＵＳ３０２２４３８を参照のこと。発光体から蒸発する炭素は、バルブ壁付近の冷たい領域内で、例えば塩素原子と反応してＣＣｌ４のような化合物となり、これにより壁での炭素の析出が回避される。炭素−ハロゲン−化合物は、対流および拡散のような輸送工程により白熱体の方向に輸送し戻され、その際、該化合物は比較的熱い領域内で炭素の遊離下で分解する。炭素は再びフィラメントに堆積してよい。ハロゲンおよび水素により析出における炭素を防止するために、ＵＳ３０２２４３８によれば、電球内に導入されたハロゲン元素の合計量のみならずまた元素の水素の量もそのつど、気相に存在する炭素の合計量より大きくなければならない。炭素−塩素−化合物および炭素−臭素−化合物は、１５０℃または約１５０℃より低い温度でのみ生成することができるので、炭素−ハロゲン−サイクルの適用は比較的大きいバルブ体積および、それゆえ２００℃または２００℃より低いバルブ温度を有する電球に制限される。確かに、塩素または臭素を基礎とする炭素−ハロゲン−サイクルは、少なくとも２００℃の温度および相応して小さいバルブの形状寸法の場合にもはや機能しない。
【００１７】
唯一の例外は、炭素−フッ素−化合物である。しかしながら、これらの系はガラスバルブのための付加的な保護措置を必要とし、それゆえここでこれ以上検討されない。炭素−ヨウ素−サイクルは実現可能ではない。炭素−ヨウ素−化合物Ｃｌｘの不安定性がその原因である。それゆえＵＳ３０２２４３８の適用分野はハロゲンのフッ素、塩素および臭素に制限される。
【００１８】
炭化タンタル発光体を有利に比較的大きいバルブ内（汎用電球のバルブの典型的な直径は３０ｍｍ〜１４０ｍｍの範囲にある）で動かしたので、文献中に記載された電球の場合、炭素かあるいはむしろタンタル（下記参照）のような固体の適切な析出は甘受することができた。なぜなら、黒化がバルブの内壁の広大な表面にわたり分布したからである。
【００１９】
発明の記載
本発明の課題は、請求項１の上位概念による長い寿命を可能にするハロゲンサイクルを有する白熱電球を提供することである。もう一つの課題は、実質的に黒化せず機能し、しかも有利に小さいバルブの体積でも機能する白熱電球を提供することにある。他の課題は、その材料が、タングステンを使用する場合より、より高い発光密度を可能にする高融点の発光体を有する白熱電球を提供することである。
【００２０】
これらの課題は、請求項１の特徴部により解決される。とりわけ有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００２１】
これに関して、本発明により二重のサイクルが使用される。その際、一方では金属炭化物、とりわけＴａＣからなる高融点の発光体の脱炭を回避するために炭素−水素−サイクルが適用される。しかし、ＨｆＣまたはＮｂＣまたはＺｒＣまたは過剰のＣを有する種々の炭化物の合金も適している。加えて、初めてこれに合わせて調整された金属−ハロゲン−サイクル、とりわけタンタル−ハロゲン−サイクルが重ね合わせられる。これにより炭素によるバルブの黒化のみならずまた、金属、とりわけタンタルによるバルブの黒化も回避される。
【００２２】
ここで記載される発明は、縮小されたバルブ体積を有する電球に関するものであり、その際、発光体の間隔、とりわけ該発光体の発光する部分はバルブの内壁から最大で１８ｍｍである。とりわけ、バルブ直径は最大で３５ｍｍ、とりわけ５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲に、有利に８ｍｍ〜１５ｍｍの範囲にある。非常に小さい形状寸法、とりわけ非常に小さい直径を有するバルブの場合、固体がバルブ壁で析出する危険に絶対に対処しなければならない。これらの小さいバルブ直径の場合、たいていバルブ壁温度は明らかに２００℃より高いので、通常の炭素−ハロゲン−サイクルの適用はもはや考慮されない。
【００２３】
高い温度で炭化タンタルを使用する気相の組成は、例えばＪ．Ａ．Ｃｏｆｆｍａｎｎ、Ｇ．Ｍ．Ｋｉｂｌｅｒ、Ｔ．Ｒ．Ｒｉｅｔｈｏｆ、Ａ．Ａ．Ｗａｔｔｓ：ＷＡＤＤ−ＴＲ−６０−６４６ＰａｒｔＩ（１９６０）により実験に基づいて調査された。その際、比較的長い加熱時間で比較的高い温度で炭素のほかに相当量のタンタルも−熱力学的な予想に反して−気相中に存在していることが意想外にも明らかになった。たいていこれは動力学的効果により説明することができる。約３０００Ｋ以上の高い温度の場合、外側に向かって発光体から蒸発する炭素は、発光体の内部から後拡散する炭素により十分迅速に交換することができない。一般的に公知の適切な炭素サイクルにより炭素の蒸発を少なくとも遅らせることができても、明らかに約３０００Ｋを上回る高い温度の場合、気相中でなお相当量のタンタルを見込まなければならない。他の措置を講じない場合、このタンタルはバルブの形状寸法が小さい場合、とりわけ最大で３５ｍｍのバルブ直径の場合にバルブ壁で析出する。
【００２４】
ところで、ハロゲンサイクルは−タングステン白熱体を有する電球の場合と同様に−その白熱体が、元素のＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔｈ、Ｍｏからなるか、もしくは特にこれらの元素を含有する電球の場合も原則的に実現可能である。なぜなら、冒頭に記載したように適切な化学反応系が存続するからである。しかしながら、従来この現象にはいかなる注意も向けられなかった。それというのも、第１に金属炭化物からなる発光体では、もっぱら炭素の蒸発のみが寿命を限定するものだと考えられ、かつ第２に理論計算は、通常、小さい体積の電球の場合、熱力学的条件に関する不正確な前提から出発するからである。しかしながら、これらの前提は、小さい体積のかつ／または僅かな直径のバルブを有する電球には該当しない。これは、利用可能な寿命を有する炭化物を含有する電球を作り出すことが約１００年前から無駄に試みられているという事実に対する決定的な根拠である。
【００２５】
ところで、本発明によれば、炭化タンタル−発光体あるいはまた別の炭化物を含有する発光体を比較的小さいバルブ直径またはバルブ体積を有する電球内で適用する場合に初めて２のサイクルの使用が提案される。すでに公知の炭素−水素−サイクルのほかに、さらにタンタルのバルブ壁での析出を防止するためにタンタル−ハロゲン−サイクルが使用される。
【００２６】
水素を用いるすでに公知の炭素サイクルにより、炭素のバルブ壁での析出が防止され、かつ蒸発した炭素は発光体に供給し戻される。炭素−サイクルは、充填ガスへの元素の炭素および水素の添加によりもたらされる。これは文献中に記載されているように、分解の際に炭素および水素を供給する種々の化合物の形で行ってよい。例えばメタン、エタン、エテン等のような炭化水素を使用してよく、その際、場合によりさらに水素を添加しなければならない。炭化水素の混合物中に存在する充填物の全ての炭素割合は、１ｂａｒの低温充填圧力で、有利にＣ０．１モル％〜Ｃ５モル％の範囲にある。有利には最小割合は０．２５モル％である。導入された全ての水素割合は、少なくとも炭素割合と同じ程度であるべきで、有利にそれは炭素割合の２倍〜８倍であるべきである。
【００２７】
同時に進行する金属−サイクルは、タンタルの例で詳細に説明されている。タンタルサイクルはハロゲンの添加によりもたらされる。高い温度で白熱体から蒸発するタンタルは、バルブ壁付近の低い温度で反応し、タンタルより容易に揮発性であるハロゲン化タンタルになる。これにより、タンタルのバルブ内壁での析出が回避される。ハロゲン化タンタルが対流もしくは拡散により発光体の方向へ輸送し戻され、かつ比較的高い温度で分解した後、タンタルは再び発光体に堆積する。両方のサイクルがどの程度まで干渉し合い、かつバルブ壁温度がどの範囲になければならないかは、一般的に使用されるハロゲンに依存している。いずれの場合も特徴的なのは、本発明に従って、まず第１にタンタル−サイクルのために必要であるが、炭素−サイクルのためには必要でない、ここで必要とされるハロゲン含有率が炭素−サイクルのために必要とされる炭素の含有率より小さく、とりわけ少なくとも２分の１、有利に５〜１０分の１であることである。
【００２８】
酸素もしくは分解の際に酸素を供給する化合物の意図的な添加は、タンタルサイクルにとって必要ではないか、もしくは炭化タンタル−発光体にとって有害である。酸素は高い温度で、炭化タンタルを一酸化炭素もしくは脆性の亜炭化物Ｔａ２Ｃの生成下で分解する。それゆえ−例えばＵＳ３０２２４３８にも既に記載されているように−酸素の除去に注意すべきである。
【００２９】
活性ハロゲンとして、とりわけ臭素および塩素が１５０℃の最低温度、有利に少なくとも２００℃において適している。ヨウ素の使用も可能であるが、しかしこの場合、可能なバルブ温度の範囲は制限されている。
【００３０】
活性ハロゲンとして臭素が使用される場合、主としてＴａＢｒ５のような比較的高級な臭化物は、サイクルを支持する化合物である。これらの化合物は非常に安定なので、ほぼ全ての該当する範囲のバルブ温度で水素によっても還元されることはほとんどない。約７００℃を上回る高いバルブ温度に相当する極めて小さいバルブ形状寸法において初めて状況の変化がありうる。そのため、通常、ここでは炭素−水素−サイクルはタンタル−ハロゲン−サイクルに対して影響を及ぼさない。なぜなら、炭素−水素−サイクルを支持する元素の炭素および水素が気相中でタンタルと化合物を形成しないからである。１ｂａｒの典型的な低温充填圧力において、気相中に導入された全ての元素の臭素の濃度は有利に５００ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍである。ハロゲンはＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨ３Ｂｒ、ＣＨＢｒ３等のように添加物の形で充填ガスに混合してよい。バルブ壁温度は約１５０℃を下回るべきでない。水素過剰は、バルブ壁温度が高すぎてはならないことを前提とする；有利にバルブ壁温度は約７００℃より低い。これらの添加物によって電球雰囲気へ導入された炭素および水素の量は、観察された元素の全収支に組み入れられる。しかしながら、たいていこれらの量は炭化水素／水素混合物によって導入された量よりも明らかに小さい。
【００３１】
活性ハロゲンとして塩素、およびヨウ素も使用される場合、性質的には同様の観察が有効である。気相中に導入された全てのハロゲンの有利な濃度は同じ範囲にある。有利なバルブ壁温度の範囲は、活性ハロゲンとしてヨウ素が使用される場合、１５０℃〜６００℃の範囲に、塩素が使用される場合、１５０℃〜９００℃にある。つまり活性ハロゲンとしての塩素の使用は、高負荷の電球内で使用される場合に優先されうる。塩素は、例えばＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３の形で、有利にヨウ素はＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉの形で添加してよい。
【００３２】
タンタル−ハロゲン−サイクルが、問題となるバルブ温度の最も広い範囲において炭素−水素−サイクルから影響を受けないか、もしくは僅かに影響を受けるに過ぎない一方で、炭素−水素−サイクルはタンタル−ハロゲン−サイクルから強く影響を受ける。ハロゲンは低い温度で結合して、極めて安定なハロゲン−水素−化合物となり、これにより、それより結合した水素は、次いで炭素との反応のために自由に使用することができない。これは、とりわけ塩素および臭素において有効であるが、しかしながらヨウ素においてはそれほど有効でない（下記参照）。それゆえ、電球内に導入された全てのハロゲン元素の量は、少なくとも塩素および臭素が使用される場合、電球内に存在する全ての水素の量の少なくとも約２分の１である。これは一般的に問題ない。なぜなら、僅かな量のハロゲンのみが機能性のタンタル−サイクルにおいて必要とされるからである。そのため、タンタル−ハロゲン−サイクルが使用される場合、気相中に存在する全てのハロゲンの量は、気相中に存在する全ての炭素の量より明らかに小さく、とりわけ少なくとも２分の１である。この教示は、大きい体積を有する電球についてＵＳ３０２２４３８で記載されているように、炭素−ハロゲン−サイクルが使用される場合の濃度比とは対照的である。そこではハロゲンの量は、気相に存在する全ての炭素の量より大きい。
【００３３】
１ｂａｒとは別の充填圧力について、導入された全ての粒子の数が一定であるべきこと、つまり上記の濃度がおよそ圧力と反比例に変化するという法則を顧慮すると、有利な濃度範囲が単純換算により明らかになる。圧力が高いほど、輸送処理の進行は遅くなり、かつサイクルのために必要な水素は熱除去の点で重要ではなくなり、そうして電球の効率は圧力の上昇と共に明らかに増大する。それゆえ、少なくとも３ｂａｒ、とりわけ５ｂａｒの比較的高い充填圧力は良好な効果をもたらし、これが効率に該当する。
【００３４】
ヨウ化水素ＨＩは比較的不安定で、かつすでに比較的低い温度において容易に分解するので、「水素担体」としてのＨＩの使用が考えられる。ヨウ化水素は容易に分解し−バルブ壁付近の比較的低い温度においても−かつ炭化水素の形成のためにその中で結合した水素を炭素に自由に提供する。典型的なのはＣＨ４の形成である。他方で、遊離している−炭化水素の形成のために必要とされなかった−水素の結合により、ＨＩの形で充填ガスにより熱除去が強く低下する。これにより、電球の効率の明らかな上昇が生じる。とりわけ、比較的低い全圧力ゆえに水素の熱除去が著しく重要となり、かつヨウ化水素のほかにかなりの濃度で生じるＩ２の放射線吸収が適用にとって妨げとならない場合に、遊離水素の結合のためのヨウ素の使用が考えられる。場合により２のハロゲンの使用も有効であり、例えば高負荷の電球において、つまりとりわけ小さい体積および／または高いワット数の場合に、塩素または臭素をタンタル−ハロゲン−サイクルのために使用しなければならないこともあり、かつヨウ素を遊離水素の結合のために使用してよい。
【００３５】
重なり合うサイクル、すなわち炭素−水素−サイクルおよび−例えば金属タンタル、レニウム、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウムを用いた−金属−ハロゲン−サイクルの原則は、別の発光体材料にも適用可能である；とりわけ炭化ハフニウム、炭化ジルコニウム、また炭化タンタルと別の炭化物とからなる合金、例えば炭化タンタル９０％と炭化タングステン１０％とからなる合金、並びに例えばＵＳ３４０５３２８に記載されているような別の合金。同様に、炭化タンタルまたは別の高融点の炭化物または上記の合金により被覆された担体に適用してよく、該担体は、例えばレニウムまたはレニウム合金（ＵＳ１８５４９７０）または炭素繊維から成り立ってよい。
【００３６】
炭素、水素およびハロゲンの量は、サイクルが炭素のためのみならずまた金属、たいていはタンタルのために行われるように量定されている。不活性ガスとして、希ガスのヘリウム、アルゴン、クリプトンおよび／またはキセノン並びに窒素が適している。
【００３７】
特別な実施態様において、タンタル−ハロゲン−サイクルを除いて、Ｃ−Ｈ−サイクルは、Ｃ−Ｎ−サイクルまたはＣ−Ｓ−サイクルと付加的に重ね合わせられている。ＴａＣ電球内での唯一のサイクルとしてのＣ−Ｎ−サイクルの適用はすでに公知であり（ＵＳ２９２８９７７を参照のこと）、その際、パラシアンの生成を回避するために一部ではさらにハロゲンが使用される。単独にみると、Ｃ−Ｎ−サイクルは炭素を有利に比較的高い温度の場所に返送し、ひいては寿命の延長につながる。ところが、この処理単独ではバルブの黒化を明らかに回避できないことが明らかになった。この点では、両処理の組み合わせはある程度分業として理解される。それというのも、Ｃ−Ｈ−サイクルのみが炭素のバルブ壁での析出を確実に防止するからである。それに対して、Ｃ−Ｎ−サイクルは発光体への返送を促進する。
【００３８】
ハロゲンの添加により、タンタルが発光体に返送されるかもしくはパラシアン−生成が回避される。
【００３９】
毒性の高いジシアンＣ２Ｎ２の添加を回避するために、有利に熱分解の際にＣＮ−基のほかに、同時に炭化水素も供給するアセトニトリルＣＨ３ＣＮのようなさらに毒性の少ない化合物を使用してよい。
【００４０】
代替的に、ＣＮをとりわけ窒素（Ｎ２として）および炭化水素を含有する充填ガス混合物のプラズマ励起により、はじめて既製電球内でも発生させることができる。
【００４１】
Ｃ−Ｓ−サイクルの場合に注目されることは、通常、硫黄の添加の際に炭化タンタルの発光体が−ＣＯの発生による酸素との反応の場合と同じように−一硫化炭素ＣＳの形成により損傷させられることである。しかしながら、充填ガス中で硫黄と炭素の等モル量を添加する場合、そこから２０００Ｋより低い温度で二硫化炭素ＣＳ２および炭素が、それより高い温度でＣＳが生じる。化合物のＣＳが３０００Ｋでほぼ解離しないで存在するのに対して、これは４０００Ｋを上回る温度までにほぼ完全に分解する。この挙動を、炭素を適切に発光体の熱い領域に返送し戻すのに使用することができる。炭素の生成のために水素がもっぱら使用される場合、たいていすでに７００Ｋを上回ると元素の炭素が大量に遊離するのに対して、硫黄を付加的に使用すると炭素は３５００Ｋの温度まで大部分、分子状態で結合したままでいられる。５５０Ｋを下回るとＣＳ２は元素へと分解する傾向があり、そうして炭素および硫黄のバルブ壁での析出を回避するために炭素および硫黄に加えて、例えば水素を充填ガスに添加してよい。
【００４２】
そのため、全体で、比較的高い温度でのＣ−Ｓ−サイクルと、比較的低い温度でのＳ−Ｈ−サイクルもしくはＣ−Ｈ−サイクルとを重ね合わせた使用が考えられる。バルブ壁付近の比較的低い温度で、硫黄はとりわけＨ２Ｓの形で、かつ炭素はとりわけＣＨ４の形で気相中に保持される。比較的高い温度へ移行する場合、Ｈ２ＳおよびＣＨ４は、二硫化炭素ＣＳ２、水素Ｈ２および−しかし硫黄を用いない系の場合よりも明らかに低い濃度で−元素の炭素の形成下で分解する。さらに上昇する温度により再び炭素は完全にＣＳの形で結合してよく、該ＣＳは記載したように３０００Ｋより高いと分解する。その点でＣＳは、ほぼ４０００Ｋの温度まで実際に全く分解しないＣＯとは本質的に異なる。そのため、ＣＳの方がＣ−Ｈ−化合物より−該化合物は明らかに３０００Ｋを下回る温度で分解する−かつＣＯより−該ＣＯは４０００Ｋを上回って初めて分解する−炭素を有利に３２００Ｋ〜３８００Ｋの温度で動かされる炭化タンタル−発光体に輸送し戻すことに適している。サイクルの設計の際に有利なのは、ＣＨ４の形成のために４の水原子が全ての炭素原子に、Ｈ２Ｓを形成するために２の水素原子が全ての硫黄原子に提供されることである；有利に、若干大きい量の水素により作業する。いずれにしても、炭化タンタル発光体を損傷させる過剰の硫黄を回避するために、さらに炭素の物質量は使用される硫黄の物質量と少なくともちょうど同じであるべきか、より好ましくはさらに大きくあるべきである。
【００４３】
硫黄は、例えば硫化水素Ｈ２Ｓ、硫化炭素ＣＳ２、メチルメルカプタンＣＨ３ＳＨ、エチルメルカプタンＣ２Ｈ５ＳＨ、または場合により硫化ジメチルＣＨ３ＣＳＣＨ３の形で添加してよい。炭素および水素は、上記のようにＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２等のような炭化水素、および場合により水素Ｈ２の形で、個々の元素の所望された比率が調整されるように添加してよい。
【００４４】
個々の元素の比率は、ここで標準として選択される１ｂａｒの充填圧力のために以下のように選択されるべきである。
−存在する全ての元素の炭素の量は０．１モル％〜５モル％、とりわけ少なくとも０．２５モル％であり、
−元素の硫黄のモル濃度は、元素の炭素のモル濃度から０．２〜１を掛けると明らかになり；
−元素の水素のモル濃度は、元素の炭素のモル濃度の４倍と元素の硫黄のモル濃度の２倍の和と少なくとも同じ程度であり；実施に従って、導入された全ての元素の水素のモル濃度は、上記の最小量〜最小量に８を掛けたものの間にある。
【００４５】
有利に１ｂａｒより高い低温充填圧力が使用される。２０ｂａｒまでの圧力が可能である。濃度記載の換算は、前記のように行う、つまり絶対物質量がほぼ維持される。
【００４６】
この場合、ハロゲンの添加は必ずしも必要であるとは限らない。なぜなら、タンタルは二硫化タンタルの形で結合する、つまり硫黄がタンタルを輸送する元素の機能を継承するからである。この場合に発光体への炭素の適切な返送ゆえに、比較的少ないタンタルが蒸発するのみであり、場合により低いバルブ温度において少量の二硫化タンタルの析出も受け入れることができる。
【００４７】
比較的大きい水素過剰の使用が必要である場合、充填ガスによる非常に強い熱除去を回避するために、過剰の水素を再び−上記のように−比較的冷たい領域内でＨＩの形で結合することができる。
【００４８】
特殊な場合（約６００Ｋを下回る低いバルブ温度）では、水素が同時に存在することなく炭素、硫黄および塩素の添加物の使用が可能である。この場合、炭素のバルブ壁での析出はＣＣｌ４の生成により防止され、かつ硫黄はとりわけＳＣｌ２またはＳ２Ｃｌ２の形で気相中に保持される。比較的高い温度に向かって、いわゆる化合物の解離により元素の炭素および硫黄は遊離し、その際、さらに上昇する温度により元素の炭素および硫黄は結合してＣＳ２になるかもしくはさらにより高い温度で結合してＣＳになる。ＣＳは、上記のように発光体付近の高い温度で分解し、かつ炭素は発光体に供給し戻される。タンタルをハロゲン化タンタルの形で気相中で保持しなければならない場合、このために計量指示においてほとんど気がつかないぐらいの非常に少ないハロゲンのみが必要である。必要な元素の計量は、化合物ＣＣｌ４、ＣＳ２、ＳＣｌ２、Ｓ２Ｃｌ２、Ｃｌ２、ＮＣｌ３の形で行うことができる。
【００４９】
元素の炭素、水素および硫黄が、ここで記載された濃度を含有する充填物中で使用される場合、硫黄を一部で酸素と置換できることが判明した。使用される硫黄の最高７５％を酸素と置換することができる。酸素は、例えばＮ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ２Ｏのようなアルデヒド、アセトンＣＨ３ＣＯＣＨ３のようなケトンの形で添加してよい。
【００５０】
本発明は、とりわけ最大で５０Ｖの電圧を有する低ボルト電球のために適している。なぜなら、該電球のために必要な発光体は比較的頑丈に設計されているので、そのため導線は少なくとも５０μｍ、とりわけ８０μｍ〜３００μｍの直径を有し、これがこの種の炭化物を基礎とする発光体の脆性の問題を著しく軽減するからである。とりわけ有利に、本発明は片側が圧搾された電球のために使用される。というのも、この場合、発光体は比較的短く保持することができ、これが破壊に対する脆弱性を同様に軽減するからである。この場合、今では少なくとも５００時間の寿命が達成される。
【００５１】
さらに、一般的にＴａ−ハロゲンサイクル過程がＷ−ハロゲンサイクル過程より明らかに感度が乏しいことが判明したことにより、この種の電球の実現に良い影響が及ぼされる。
【００５２】
図面の概略
以下で、本発明を複数の実施例に基づいて詳細に説明する。図面は次のものを示す：
図１ 炭化物−発光体を有する典型的な白熱電球を示す図；
図２ 炭化物−発光体を有する他の典型的な白熱電球を示す図；
図３ 炭化物−発光体を有する他の典型的な白熱電球を示す図。
【００５３】
本発明の有利な実施態様
図１は石英ガラス１、ピンチ２、および箔４をピンチ２内で発光体６と接続している導入線３からなるバルブを有する片面が圧搾された白熱電球を示す。発光体はＴａＣからなるコイル線である。給電線５は箔の外側に取り付けられている。バルブの内径は５ｍｍである。
【００５４】
図２は硬質ガラス１、ピンチ２、およびピンチ２内で発光体６’と接続している導入線３’からなるバルブを有する片面が圧搾された白熱電球を示す。発光体６’はレニウムからなる心部および表面にＴａＣ層を有するコイル線である。この発光体は、純粋に炭化物からなる発光体よりも容易に変形可能である。この場合、たいていまずレニウム導線を巻き、引き続きＴａＣ−層を施与する。給電線５は直接、導入線３’の外側に、つまりピンチの領域に設置する。バルブの内径は３０ｍｍである。選択的に、発光体はタンタルにより被覆されている炭素繊維からなるより線である。ＴａＣ−層は、例えばタンタル−層の施与により、ＣＶＤ法によるかまたはスパッタリングおよび引き続く浸炭により製造することができる。Ｔａ−層の浸炭は、炭化水素を含有する雰囲気内で電球を作動させる場合に初めて実施してよい。
【００５５】
図３は石英ガラスからなるバルブ２１、２のピンチ２４および２５、発光体２６と接続している導入線２７を有する両面が圧搾された、管状電球としても公知の白熱電球２０を示す。発光体２６はＴａＣからなる帯材である。給電線２５は、自体公知のようにピンチ上におさまる口金部２８内で終わる。バルブの内径は１５ｍｍである。
【００５６】
一般的に電球は、有利にコイル線または帯材からなる、炭化タンタルからなる発光体を有利に使用する。
【００５７】
バルブは５ｍｍ〜３５ｍｍ、有利に８ｍｍ〜１５ｍｍのバルブ直径を有する石英ガラスまたは硬質ガラスから製造されている。
【００５８】
充填物は、場合により少量（１５モル％まで）の窒素の混合下での、主として不活性ガス、とりわけアルゴン、クリプトンまたはキセノンのような希ガスである。さらに炭化水素、水素およびハロゲンが添加される。
【００５９】
有利にコイル線である発光体物質として、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、またはＵＳ３４０５３２８に記載されているような種々の炭化物の合金が適している。
【００６０】
１つの代替案は、例えば心部としてのレニウム導線かあるいはむしろ炭素繊維のような担体材料からなる発光体であり、その際、この心部は炭化タンタルまたは他の金属炭化物により被覆されている。
【００６１】
１ｂａｒの低温充填圧力における充填物の基本的な規則として、０．１〜５モル％の炭素の割合が有効である。水素の割合は少なくとも炭素の割合、有利に炭素の割合の２〜８倍である。ハロゲンの割合は最大で炭素の割合の半分、とりわけ炭素の割合の５分の１〜２０分の１である。有利なのは１０分の１の最小値であり、その際、ヨウ素が水素の形成のために使用される。有利に、ハロゲンの割合は最大で水素割合、有利に最大で水素割合の半分に相当するべきである。ハロゲン割合に関する基準は５００〜５０００ｐｐｍであり、常に１ｂａｒの低温充填圧力に対する。
【００６２】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１００℃〜７００℃であるように選択する場合、不活性ガス、たいてい場合によりさらに窒素の混合物を含有する希ガスに、以下の添加物：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−および臭化水素または臭素化した炭化水素（有利にＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨＢｒ３またはＣＨ３Ｂｒ）、
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、臭素０．０５％〜０．５％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在する。
【００６３】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜９００℃であるように選択する場合、不活性ガス、たいてい場合により窒素の混合物を含有する希ガスに、以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−塩化水素または塩素化された炭化水素（有利にＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３またはＣＨ３Ｃｌ）
を混合することができ、従って以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、塩素０．０５％〜０．５％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在する。
【００６４】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜６００℃であるように選択する場合、不活性ガス、たいてい場合により窒素の混合物を含有する希ガスに、以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）
−水素（Ｈ２）；
−およびヨウ素、ヨウ化水素またはヨウ素化された炭化水素（有利にＣＨ３Ｉ）；
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、ヨウ素０．０５％〜０．５％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在する。
【００６５】
一般的に、電球内に導入された全てのハロゲンの量が水素の全ての量より小さい場合、有利であることが判明した。有利なのは、電球内に導入された全てのハロゲンの量が、導入された全ての水素の量の５分の１〜２５分の１であることである。
【００６６】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜６００℃であるように選択する場合、代替的に不活性ガス（場合によりさらに窒素の混合物を含有する希ガス）に以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−およびヨウ素、ヨウ化水素またはヨウ素化された炭化水素（有利にＣＨ３Ｉ、Ｃ２Ｈ５Ｉ）；
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、ヨウ素０．１％〜２０％（有利に少なくとも０．２％）
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在し、その際、ヨウ素含有率および水素含有率はほぼ同じである；この場合、ヨウ素は遊離水素の濃度が大きくなりすぎることを回避するために、つまり電球の効率の上昇のために役立つ。
【００６７】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜９００℃であるように選択する場合、代替的に不活性ガス（場合によりさらに窒素の混合物を含有する希ガス）に以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−塩化水素または塩素化された炭化水素（有利にＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３またはＣＨ３Ｃｌ）、
−およびヨウ素、ヨウ化水素またはハロゲン化された炭化水素（有利にＣＨ３Ｉ；Ｃ２Ｈ５Ｉ）；
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、塩素０．０５％〜０．５％、ヨウ素０．１％〜２０％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在し、その際、ヨウ素含有率および水素含有率はほぼ同じである。
【００６８】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜７００℃であるように選択する場合、代替的に不活性ガス（場合によりさらに窒素の混合物を含有する希ガス）に以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−臭化水素または臭素化した炭化水素（有利にＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨＢｒ３またはＣＨ３Ｂｒ）、
−およびヨウ素、ヨウ化水素またはヨウ素化された炭化水素（有利にＣＨ３Ｉ；Ｃ２Ｈ５Ｉ）；
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、臭素０．０５％〜０．５％、ヨウ素０．１％〜２０％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在し、その際、ヨウ素含有率および水素含有率はほぼ等しく、とりわけその比は２までである。
【００６９】
炭素−水素−サイクルおよびハロゲン−サイクルと、シアン−サイクルとを重ね合わせる場合、充填物は加えてさらにシアン０．３モル％〜３モル％（該シアンは任意の方法で充填物に導入されていてよい）を含有する。
【００７０】
１０ｍｍのバルブの直径およびＴａＣからなる発光体を有する電球に関して、以下の成分：クリプトン１ｂａｒ（低温充填圧力）＋Ｃ２Ｈ４１％＋Ｈ２１％＋ＣＨ２Ｂｒ２０．０５％〜０．３％（濃度記載はモル％である）からなる十分に具体的な充填物が存在する。とりわけＣＨ２Ｂｒ２０．２％の添加により最良の挙動が示される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】炭化物−発光体を有する典型的な白熱電球を示す図
【図２】炭化物−発光体を有する他の典型的な白熱電球を示す図
【図３】炭化物−発光体を有する他の典型的な白熱電球を示す図
【符号の説明】
【００７２】
１ バルブ、 ２ ピンチ、 ３ 導入線、 ４ 箔、 ５ 給電線、 ６ 発光体、 ２０ 白熱電球、 ２１ バルブ、 ２４ ピンチ、 ２５ 給電線、 ２６ 発光体、 ２７ 導入線、 ２８ 口金部
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、請求項１の上位概念に記載の炭素−サイクルを有する白熱電球から出発する。これは、とりわけＴａＣからなる発光体を有するか、または発光体がＴａＣを成分として含有するハロゲン電球である。
【０００２】
従来技術
多くの文献からすでにハロゲンの使用下での炭素−サイクル（炭素−ハロゲン−サイクル）を有する白熱電球が公知である。この場合、ハロゲンは炭素がバルブ壁に析出することを防止するのに役立つ。ところが、炭素−水素−サイクルがより効果的であると判明し、その際、炭素のバルブ壁での析出は炭化水素の形成により回避される。炭素−水素−サイクルは、炭素−ハロゲン−サイクルに比べて、この場合、炭素−ハロゲン−サイクルにおける状況とは異なって、比較的低い温度にある電球内のサポーター部（ホルダー）は腐食しないという利点を有する。
【０００３】
化学輸送反応は、固体（以下では＜ｓ＞と省略）、または液体（以下では＜ｆ＞と省略）が、気体状の生成物（以下では＜ｇ＞と省略）のみを生成しながら、与えられた温度Ｔ１で反応するという点で際立っている。引き続き、気体状の反応生成物を別の温度Ｔ２を有する場所へ輸送し、そこで反応生成物は固相または液相の分離下で再び分解する。化学輸送反応の詳細な調査について、例えばＨ．Ｓｃｈａｅｆｅｒ、「Ｃｈｅｍｉｓｃｈｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｒｅａｋｔｉｏｎｅｎ」、Ｖｅｒｌａｇ Ｃｈｅｍｉｅ、１９６２を参照のこと。そこには化学輸送反応がいくつかの規則に基づいて定量化されることが詳細に第１６頁〜第１７頁、第３２頁〜第４３頁および第１４０頁〜第１４３頁に記載されている。最も重要な点は以下のことである：
[Ａ]反応式の一方で固相が発生しない場合にのみ、反応は輸送することができる：Ａ（ｓ）＋Ｂ（ｇ）＝Ｃ（ｇ）。
【０００４】
[Ｂ]極端な平衡位置を有する反応は、計測可能な固相輸送をもたらさない。輸送系の選択の際、平衡位置が極端であってはならないことは主要な観点である。
【０００５】
[Ｃ]△ＨＲ、反応エンタルピーの符号は輸送方向を決定する。発熱反応は低い温度から高い温度へ輸送し、吸熱反応は高い温度から低い温度へ輸送する。これは温度変化に際して化学平衡のシフトを記載するいわゆるファントホッフの式から導きだされる。
【０００６】
他の規則は反応エントロピーの影響について言明する。気体状の物質の輸送は種々のメカニズムにより行ってよい。最も重要なのは濃度勾配における拡散、熱拡散、熱対流および強制対流（外部からの強制流）である。観察された反応系に応じて、全工程に関して化学反応の速度または気相を経由する輸送が反応速度に決定的でありうる。
【０００７】
例としてタンタルとヨウ素との反応が観察される：
Ｔａ＜ｓ＞＋５／２Ｉ２＜ｇ＞＝ＴａＩ５＜ｇ＞。
【０００８】
この場合、室温（２９８Ｋ）でもしくは１３００Ｋの温度で、反応エンタルピーについて△ＨＲ（２９８Ｋ）＝−２７４．３ｋＪ／モルもしくは△ＨＲ（１３００Ｋ）＝−２６３．８ｋＪ／モルが得られる。そのため、全ての温度領域にわたるマイナス符号の反応エンタルピーに基づき、低温部から高温部へのタンタルの輸送が行われる。
【０００９】
上記の化学輸送反応の適用のための例は、ｖａｎ Ａｒｋｅｌ−ｄｅ Ｂｏｅｒ法による金属の公知の精製である。その際、例えばタンタルは５００℃でヨウ素との反応により変化し気体状のヨウ化タンタルとなり、該ヨウ化タンタルは電流によりより熱い場所に輸送される。約１０５０℃より高い温度で、再びヨウ化タンタルは純粋なタンタルの分離下で分解する。例えば酸化タンタルのような不純物は、難揮発性であり、出発箇所に残留し続ける。同じような方法で、金属であるＮｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔｈ、Ｖ、ＮｂおよびＵを精製することができる。
【００１０】
このような化学輸送反応は、フィラメントから蒸発したタングステンをフィラメントへ輸送し戻すために、電球技術、例えばハロゲン電球においても利用される。このいわゆるタングステン−ハロゲンサイクルの場合、フィラメントから蒸発したタングステンは、バルブ壁付近の比較的低い温度で反応してハロゲン化タングステンもしくはハロゲン化酸化タングステン（酸素が存在する場合）となり、これらは再びフィラメントに輸送し戻される。フィラメント付近の高い温度で、再びハロゲン化タングステンおよびハロゲン化酸化タングステンは分解する。遊離したタングステンはフィラメントに堆積する。その際、重要なことは、ハロゲン化タングステンもしくはハロゲン化酸化タングステンの蒸気圧が、たいてい２００℃〜６００℃の範囲にあるバルブ壁付近を支配する比較的低い温度において十分に大きいので、そこで固体の化合物の析出が回避されることである。活性ハロゲン添加物としてヨウ素または臭素が使用される場合、これは、同時に少なくとも酸素の痕跡が存在している場合に限り可能である。それというのも、純粋なハロゲン化物の蒸気圧は小さすぎるか、もしくはハロゲン化物は気相中で全く生じないからである。とりわけその原因は、純粋なハロゲン化物がオキシハロゲン化物より、ハロゲン化された炭化水素化合物と共に導入された水素により容易に還元されることにある。すでに黒化したバルブ壁は、このような輸送反応により再び脱黒化することができる。ハロゲンとしてフッ素が使用される場合を除いて、ハロゲン電球内でのハロゲンサイクルは再生不可能である。つまりタングステンは、タングステンが有利に蒸発する最も熱い場所ではなく、別の温度の場所で再び分離する。
【００１１】
ハロゲン電球内でのハロゲンサイクルのために多数の文献が存在する。ハロゲン電球内での異なったハロゲンサイクルの特性に関して、例えば「Ｏｐｔｉｓｃｈｅ Ｓｔｒａｈｌｕｎｇｓｑｕｅｌｌｅｎ」、第４章「Ｈａｌｏｇｅｎｇｌｕｅｈｌａｍｐｅｎ」、Ｌｅｘｉｋａ Ｖｅｒｌａｇ、１９７７およびその中で引用される文献を参照のこと。
【００１２】
白熱電球の効果の上昇のための公知の選択肢は、炭化タンタルのような高融点のセラミックからなる白熱体の使用である。これに関して、例えばＢｅｃｋｅｒ、Ｅｗｅｓｔ：「Ｄｉｅ ｐｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅｎ ｕｎｄ ｓｔｒａｈｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ Ｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ ｄｅｓ Ｔａｎｔａｌｋａｒｂｉｄｓ」、Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆｕｅｒ ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｐｈｙｓｉｋ、第５号、第１４８〜第１５０頁および第６号、第２１６頁〜第２２０頁（１９３０））を参照のこと。効果の上昇は、金属炭化物からなる白熱体が、純粋な金属と比べてより一層高い融点ゆえに比較的高い温度でも動かすことができるという事実から判明する：ＴａＣの融点は、タングステンの３４１０℃に対して３８８０℃である。さらにタングステンと比較して、可視領域における炭化物の発光係数はＩＲにおけるそれよりも大きい。とりわけ炭化タンタルはタングステンより良好な「選択放射体（Ｓｅｌｅｋｔｉｖｓｔｒａｈｌｅｒ）」である。
【００１３】
高い温度で炭化タンタルの発光体を動かす際の問題は脱炭化である；これにより、比較的高い比抵抗および比較的低い融点を有する亜炭化物が形成されるので、そのため発光体が急速に破壊される。この問題の解決のために、文献中にいくつかの手がかりがある。
【００１４】
ＵＳ３４０５３２８で言及されている可能性は、炭素を過剰に炭化タンタル発光体中に溶解するということにある。外側に向かって発光体から蒸発する炭素は、バルブ壁に沈着し次いで内側からの拡散により補充される。
【００１５】
他の可能性は、充填ガスに炭素および水素を添加することである。例えばＵＳ２５９６４６９を参照のこと。その際、電球内で炭素サイクルが生じる。高い温度で蒸発する炭素は、比較的低い温度で水素と反応して炭化水素となり、該炭化水素は対流および／または拡散によりフィラメントに輸送し戻され、そこで炭化水素は再び分解する。その際に生じる炭素は再びフィラメントに堆積する。機能性の炭素−サイクルのために、電球容器内での炭素（煤の形で）の析出を回避するために、たいてい過剰の水素を使用しなければならない。例えばメタンまたはエテンが使用される場合、水素の分圧は炭化水素の分圧の約２倍でなければならない。さもなければ、電球容器内の炭素が析出する。炭素および水素の必要な濃度は、たいてい数％までの範囲になければならないので、水素の高い割合は電球の効果に不利に作用する。
【００１６】
効率における損失を減少させるために、水素のほかにハロゲンも炭素との反応のために使用された。例えばＵＳ３０２２４３８を参照のこと。発光体から蒸発する炭素は、バルブ壁付近の冷たい領域内で、例えば塩素原子と反応してＣＣｌ４のような化合物となり、これにより壁での炭素の析出が回避される。炭素−ハロゲン−化合物は、対流および拡散のような輸送工程により白熱体の方向に輸送し戻され、その際、該化合物は比較的熱い領域内で炭素の遊離下で分解する。炭素は再びフィラメントに堆積してよい。ハロゲンおよび水素により析出における炭素を防止するために、ＵＳ３０２２４３８によれば、電球内に導入されたハロゲン元素の合計量のみならずまた元素の水素の量もそのつど、気相に存在する炭素の合計量より大きくなければならない。炭素−塩素−化合物および炭素−臭素−化合物は、１５０℃または約１５０℃より低い温度でのみ生成することができるので、炭素−ハロゲン−サイクルの適用は比較的大きいバルブ体積および、それゆえ２００℃または２００℃より低いバルブ温度を有する電球に制限される。確かに、塩素または臭素を基礎とする炭素−ハロゲン−サイクルは、少なくとも２００℃の温度および相応して小さいバルブの形状寸法の場合にもはや機能しない。
【００１７】
唯一の例外は、炭素−フッ素−化合物である。しかしながら、これらの系はガラスバルブのための付加的な保護措置を必要とし、それゆえここでこれ以上検討されない。炭素−ヨウ素−サイクルは実現可能ではない。炭素−ヨウ素−化合物Ｃｌｘの不安定性がその原因である。それゆえＵＳ３０２２４３８の適用分野はハロゲンのフッ素、塩素および臭素に制限される。
【００１８】
炭化タンタル発光体を有利に比較的大きいバルブ内（汎用電球のバルブの典型的な直径は３０ｍｍ〜１４０ｍｍの範囲にある）で動かしたので、文献中に記載された電球の場合、炭素かあるいはむしろタンタル（下記参照）のような固体の適切な析出は甘受することができた。なぜなら、黒化がバルブの内壁の広大な表面にわたり分布したからである。
【００１９】
発明の記載
本発明の課題は、請求項１の上位概念による長い寿命を可能にするハロゲンサイクルを有する白熱電球を提供することである。もう一つの課題は、実質的に黒化せず機能し、しかも有利に小さいバルブの体積でも機能する白熱電球を提供することにある。他の課題は、その材料が、タングステンを使用する場合より、より高い発光密度を可能にする高融点の発光体を有する白熱電球を提供することである。
【００２０】
これらの課題は、請求項１の特徴部により解決される。とりわけ有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００２１】
これに関して、本発明により二重のサイクルが使用される。その際、一方では金属炭化物、とりわけＴａＣからなる高融点の発光体の脱炭を回避するために炭素−水素−サイクルが適用される。しかし、ＨｆＣまたはＮｂＣまたはＺｒＣまたは過剰のＣを有する種々の炭化物の合金も適している。加えて、初めてこれに合わせて調整された金属−ハロゲン−サイクル、とりわけタンタル−ハロゲン−サイクルが重ね合わせられる。これにより炭素によるバルブの黒化のみならずまた、金属、とりわけタンタルによるバルブの黒化も回避される。
【００２２】
ここで記載される発明は、縮小されたバルブ体積を有する電球に関するものであり、その際、発光体の間隔、とりわけ該発光体の発光する部分はバルブの内壁から最大で１８ｍｍである。とりわけ、バルブ直径は最大で３５ｍｍ、とりわけ５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲に、有利に８ｍｍ〜１５ｍｍの範囲にある。非常に小さい形状寸法、とりわけ非常に小さい直径を有するバルブの場合、固体がバルブ壁で析出する危険に絶対に対処しなければならない。これらの小さいバルブ直径の場合、たいていバルブ壁温度は明らかに２００℃より高いので、通常の炭素−ハロゲン−サイクルの適用はもはや考慮されない。
【００２３】
高い温度で炭化タンタルを使用する気相の組成は、例えばＪ．Ａ．Ｃｏｆｆｍａｎｎ、Ｇ．Ｍ．Ｋｉｂｌｅｒ、Ｔ．Ｒ．Ｒｉｅｔｈｏｆ、Ａ．Ａ．Ｗａｔｔｓ：ＷＡＤＤ−ＴＲ−６０−６４６ＰａｒｔＩ（１９６０）により実験に基づいて調査された。その際、比較的長い加熱時間で比較的高い温度で炭素のほかに相当量のタンタルも−熱力学的な予想に反して−気相中に存在していることが意想外にも明らかになった。たいていこれは動力学的効果により説明することができる。約３０００Ｋ以上の高い温度の場合、外側に向かって発光体から蒸発する炭素は、発光体の内部から後拡散する炭素により十分迅速に交換することができない。一般的に公知の適切な炭素サイクルにより炭素の蒸発を少なくとも遅らせることができても、明らかに約３０００Ｋを上回る高い温度の場合、気相中でなお相当量のタンタルを見込まなければならない。他の措置を講じない場合、このタンタルはバルブの形状寸法が小さい場合、とりわけ最大で３５ｍｍのバルブ直径の場合にバルブ壁で析出する。
【００２４】
ところで、ハロゲンサイクルは−タングステン白熱体を有する電球の場合と同様に−その白熱体が、元素のＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔｈ、Ｍｏからなるか、もしくは特にこれらの元素を含有する電球の場合も原則的に実現可能である。なぜなら、冒頭に記載したように適切な化学反応系が存続するからである。しかしながら、従来この現象にはいかなる注意も向けられなかった。それというのも、第１に金属炭化物からなる発光体では、もっぱら炭素の蒸発のみが寿命を限定するものだと考えられ、かつ第２に理論計算は、通常、小さい体積の電球の場合、熱力学的条件に関する不正確な前提から出発するからである。しかしながら、これらの前提は、小さい体積のかつ／または僅かな直径のバルブを有する電球には該当しない。これは、利用可能な寿命を有する炭化物を含有する電球を作り出すことが約１００年前から無駄に試みられているという事実に対する決定的な根拠である。
【００２５】
ところで、本発明によれば、炭化タンタル−発光体あるいはまた別の炭化物を含有する発光体を比較的小さいバルブ直径またはバルブ体積を有する電球内で適用する場合に初めて２のサイクルの使用が提案される。すでに公知の炭素−水素−サイクルのほかに、さらにタンタルのバルブ壁での析出を防止するためにタンタル−ハロゲン−サイクルが使用される。
【００２６】
水素を用いるすでに公知の炭素サイクルにより、炭素のバルブ壁での析出が防止され、かつ蒸発した炭素は発光体に供給し戻される。炭素−サイクルは、充填ガスへの元素の炭素および水素の添加によりもたらされる。これは文献中に記載されているように、分解の際に炭素および水素を供給する種々の化合物の形で行ってよい。例えばメタン、エタン、エテン等のような炭化水素を使用してよく、その際、場合によりさらに水素を添加しなければならない。炭化水素の混合物中に存在する充填物の全ての炭素割合は、１ｂａｒの低温充填圧力で、有利にＣ０．１モル％〜Ｃ５モル％の範囲にある。有利には最小割合は０．２５モル％である。導入された全ての水素割合は、少なくとも炭素割合と同じ程度であるべきで、有利にそれは炭素割合の２倍〜８倍であるべきである。
【００２７】
同時に進行する金属−サイクルは、タンタルの例で詳細に説明されている。タンタルサイクルはハロゲンの添加によりもたらされる。高い温度で白熱体から蒸発するタンタルは、バルブ壁付近の低い温度で反応し、タンタルより容易に揮発性であるハロゲン化タンタルになる。これにより、タンタルのバルブ内壁での析出が回避される。ハロゲン化タンタルが対流もしくは拡散により発光体の方向へ輸送し戻され、かつ比較的高い温度で分解した後、タンタルは再び発光体に堆積する。両方のサイクルがどの程度まで干渉し合い、かつバルブ壁温度がどの範囲になければならないかは、一般的に使用されるハロゲンに依存している。いずれの場合も特徴的なのは、本発明に従って、まず第１にタンタル−サイクルのために必要であるが、炭素−サイクルのためには必要でない、ここで必要とされるハロゲン含有率が炭素−サイクルのために必要とされる炭素の含有率より小さく、とりわけ少なくとも２分の１、有利に５〜１０分の１であることである。
【００２８】
酸素もしくは分解の際に酸素を供給する化合物の意図的な添加は、タンタルサイクルにとって必要ではないか、もしくは炭化タンタル−発光体にとって有害である。酸素は高い温度で、炭化タンタルを一酸化炭素もしくは脆性の亜炭化物Ｔａ２Ｃの生成下で分解する。それゆえ−例えばＵＳ３０２２４３８にも既に記載されているように−酸素の除去に注意すべきである。
【００２９】
活性ハロゲンとして、とりわけ臭素および塩素が１５０℃の最低温度、有利に少なくとも２００℃において適している。ヨウ素の使用も可能であるが、しかしこの場合、可能なバルブ温度の範囲は制限されている。
【００３０】
活性ハロゲンとして臭素が使用される場合、主としてＴａＢｒ５のような比較的高級な臭化物は、サイクルを支持する化合物である。これらの化合物は非常に安定なので、ほぼ全ての該当する範囲のバルブ温度で水素によっても還元されることはほとんどない。約７００℃を上回る高いバルブ温度に相当する極めて小さいバルブ形状寸法において初めて状況の変化がありうる。そのため、通常、ここでは炭素−水素−サイクルはタンタル−ハロゲン−サイクルに対して影響を及ぼさない。なぜなら、炭素−水素−サイクルを支持する元素の炭素および水素が気相中でタンタルと化合物を形成しないからである。１ｂａｒの典型的な低温充填圧力において、気相中に導入された全ての元素の臭素の濃度は有利に５００ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍである。ハロゲンはＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨ３Ｂｒ、ＣＨＢｒ３等のように添加物の形で充填ガスに混合してよい。バルブ壁温度は約１５０℃を下回るべきでない。水素過剰は、バルブ壁温度が高すぎてはならないことを前提とする；有利にバルブ壁温度は約７００℃より低い。これらの添加物によって電球雰囲気へ導入された炭素および水素の量は、観察された元素の全収支に組み入れられる。しかしながら、たいていこれらの量は炭化水素／水素混合物によって導入された量よりも明らかに小さい。
【００３１】
活性ハロゲンとして塩素、およびヨウ素も使用される場合、性質的には同様の観察が有効である。気相中に導入された全てのハロゲンの有利な濃度は同じ範囲にある。有利なバルブ壁温度の範囲は、活性ハロゲンとしてヨウ素が使用される場合、１５０℃〜６００℃の範囲に、塩素が使用される場合、１５０℃〜９００℃にある。つまり活性ハロゲンとしての塩素の使用は、高負荷の電球内で使用される場合に優先されうる。塩素は、例えばＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３の形で、有利にヨウ素はＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉの形で添加してよい。
【００３２】
タンタル−ハロゲン−サイクルが、問題となるバルブ温度の最も広い範囲において炭素−水素−サイクルから影響を受けないか、もしくは僅かに影響を受けるに過ぎない一方で、炭素−水素−サイクルはタンタル−ハロゲン−サイクルから強く影響を受ける。ハロゲンは低い温度で結合して、極めて安定なハロゲン−水素−化合物となり、これにより、それより結合した水素は、次いで炭素との反応のために自由に使用することができない。これは、とりわけ塩素および臭素において有効であるが、しかしながらヨウ素においてはそれほど有効でない（下記参照）。それゆえ、電球内に導入された全てのハロゲン元素の量は、少なくとも塩素および臭素が使用される場合、電球内に存在する全ての水素の量の少なくとも約２分の１である。これは一般的に問題ない。なぜなら、僅かな量のハロゲンのみが機能性のタンタル−サイクルにおいて必要とされるからである。そのため、タンタル−ハロゲン−サイクルが使用される場合、気相中に存在する全てのハロゲンの量は、気相中に存在する全ての炭素の量より明らかに小さく、とりわけ少なくとも２分の１である。この教示は、大きい体積を有する電球についてＵＳ３０２２４３８で記載されているように、炭素−ハロゲン−サイクルが使用される場合の濃度比とは対照的である。そこではハロゲンの量は、気相に存在する全ての炭素の量より大きい。
【００３３】
１ｂａｒとは別の充填圧力について、導入された全ての粒子の数が一定であるべきこと、つまり上記の濃度がおよそ圧力と反比例に変化するという法則を顧慮すると、有利な濃度範囲が単純換算により明らかになる。圧力が高いほど、輸送処理の進行は遅くなり、かつサイクルのために必要な水素は熱除去の点で重要ではなくなり、そうして電球の効率は圧力の上昇と共に明らかに増大する。それゆえ、少なくとも３ｂａｒ、とりわけ５ｂａｒの比較的高い充填圧力は良好な効果をもたらし、これが効率に該当する。
【００３４】
ヨウ化水素ＨＩは比較的不安定で、かつすでに比較的低い温度において容易に分解するので、「水素担体」としてのＨＩの使用が考えられる。ヨウ化水素は容易に分解し−バルブ壁付近の比較的低い温度においても−かつ炭化水素の形成のためにその中で結合した水素を炭素に自由に提供する。典型的なのはＣＨ４の形成である。他方で、遊離している−炭化水素の形成のために必要とされなかった−水素の結合により、ＨＩの形で充填ガスにより熱除去が強く低下する。これにより、電球の効率の明らかな上昇が生じる。とりわけ、比較的低い全圧力ゆえに水素の熱除去が著しく重要となり、かつヨウ化水素のほかにかなりの濃度で生じるＩ２の放射線吸収が適用にとって妨げとならない場合に、遊離水素の結合のためのヨウ素の使用が考えられる。場合により２のハロゲンの使用も有効であり、例えば高負荷の電球において、つまりとりわけ小さい体積および／または高いワット数の場合に、塩素または臭素をタンタル−ハロゲン−サイクルのために使用しなければならないこともあり、かつヨウ素を遊離水素の結合のために使用してよい。
【００３５】
重なり合うサイクル、すなわち炭素−水素−サイクルおよび−例えば金属タンタル、レニウム、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウムを用いた−金属−ハロゲン−サイクルの原則は、別の発光体材料にも適用可能である；とりわけ炭化ハフニウム、炭化ジルコニウム、また炭化タンタルと別の炭化物とからなる合金、例えば炭化タンタル９０％と炭化タングステン１０％とからなる合金、並びに例えばＵＳ３４０５３２８に記載されているような別の合金。同様に、炭化タンタルまたは別の高融点の炭化物または上記の合金により被覆された担体に適用してよく、該担体は、例えばレニウムまたはレニウム合金（ＵＳ１８５４９７０）または炭素繊維から成り立ってよい。
【００３６】
炭素、水素およびハロゲンの量は、サイクルが炭素のためのみならずまた金属、たいていはタンタルのために行われるように量定されている。不活性ガスとして、希ガスのヘリウム、アルゴン、クリプトンおよび／またはキセノン並びに窒素が適している。
【００３７】
特別な実施態様において、タンタル−ハロゲン−サイクルを除いて、Ｃ−Ｈ−サイクルは、Ｃ−Ｎ−サイクルまたはＣ−Ｓ−サイクルと付加的に重ね合わせられている。ＴａＣ電球内での唯一のサイクルとしてのＣ−Ｎ−サイクルの適用はすでに公知であり（ＵＳ２９２８９７７を参照のこと）、その際、パラシアンの生成を回避するために一部ではさらにハロゲンが使用される。単独にみると、Ｃ−Ｎ−サイクルは炭素を有利に比較的高い温度の場所に返送し、ひいては寿命の延長につながる。ところが、この処理単独ではバルブの黒化を明らかに回避できないことが明らかになった。この点では、両処理の組み合わせはある程度分業として理解される。それというのも、Ｃ−Ｈ−サイクルのみが炭素のバルブ壁での析出を確実に防止するからである。それに対して、Ｃ−Ｎ−サイクルは発光体への返送を促進する。
【００３８】
ハロゲンの添加により、タンタルが発光体に返送されるかもしくはパラシアン−生成が回避される。
【００３９】
毒性の高いジシアンＣ２Ｎ２の添加を回避するために、有利に熱分解の際にＣＮ−基のほかに、同時に炭化水素も供給するアセトニトリルＣＨ３ＣＮのようなさらに毒性の少ない化合物を使用してよい。
【００４０】
代替的に、ＣＮをとりわけ窒素（Ｎ２として）および炭化水素を含有する充填ガス混合物のプラズマ励起により、はじめて既製電球内でも発生させることができる。
【００４１】
Ｃ−Ｓ−サイクルの場合に注目されることは、通常、硫黄の添加の際に炭化タンタルの発光体が−ＣＯの発生による酸素との反応の場合と同じように−一硫化炭素ＣＳの形成により損傷させられることである。しかしながら、充填ガス中で硫黄と炭素の等モル量を添加する場合、そこから２０００Ｋより低い温度で二硫化炭素ＣＳ２および炭素が、それより高い温度でＣＳが生じる。化合物のＣＳが３０００Ｋでほぼ解離しないで存在するのに対して、これは４０００Ｋを上回る温度までにほぼ完全に分解する。この挙動を、炭素を適切に発光体の熱い領域に返送し戻すのに使用することができる。炭素の生成のために水素がもっぱら使用される場合、たいていすでに７００Ｋを上回ると元素の炭素が大量に遊離するのに対して、硫黄を付加的に使用すると炭素は３５００Ｋの温度まで大部分、分子状態で結合したままでいられる。５５０Ｋを下回るとＣＳ２は元素へと分解する傾向があり、そうして炭素および硫黄のバルブ壁での析出を回避するために炭素および硫黄に加えて、例えば水素を充填ガスに添加してよい。
【００４２】
そのため、全体で、比較的高い温度でのＣ−Ｓ−サイクルと、比較的低い温度でのＳ−Ｈ−サイクルもしくはＣ−Ｈ−サイクルとを重ね合わせた使用が考えられる。バルブ壁付近の比較的低い温度で、硫黄はとりわけＨ２Ｓの形で、かつ炭素はとりわけＣＨ４の形で気相中に保持される。比較的高い温度へ移行する場合、Ｈ２ＳおよびＣＨ４は、二硫化炭素ＣＳ２、水素Ｈ２および−しかし硫黄を用いない系の場合よりも明らかに低い濃度で−元素の炭素の形成下で分解する。さらに上昇する温度により再び炭素は完全にＣＳの形で結合してよく、該ＣＳは記載したように３０００Ｋより高いと分解する。その点でＣＳは、ほぼ４０００Ｋの温度まで実際に全く分解しないＣＯとは本質的に異なる。そのため、ＣＳの方がＣ−Ｈ−化合物より−該化合物は明らかに３０００Ｋを下回る温度で分解する−かつＣＯより−該ＣＯは４０００Ｋを上回って初めて分解する−炭素を有利に３２００Ｋ〜３８００Ｋの温度で動かされる炭化タンタル−発光体に輸送し戻すことに適している。サイクルの設計の際に有利なのは、ＣＨ４の形成のために４の水原子が全ての炭素原子に、Ｈ２Ｓを形成するために２の水素原子が全ての硫黄原子に提供されることである；有利に、若干大きい量の水素により作業する。いずれにしても、炭化タンタル発光体を損傷させる過剰の硫黄を回避するために、さらに炭素の物質量は使用される硫黄の物質量と少なくともちょうど同じであるべきか、より好ましくはさらに大きくあるべきである。
【００４３】
硫黄は、例えば硫化水素Ｈ２Ｓ、硫化炭素ＣＳ２、メチルメルカプタンＣＨ３ＳＨ、エチルメルカプタンＣ２Ｈ５ＳＨ、または場合により硫化ジメチルＣＨ３ＣＳＣＨ３の形で添加してよい。炭素および水素は、上記のようにＣＨ４、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２等のような炭化水素、および場合により水素Ｈ２の形で、個々の元素の所望された比率が調整されるように添加してよい。
【００４４】
個々の元素の比率は、ここで標準として選択される１ｂａｒの充填圧力のために以下のように選択されるべきである。
−存在する全ての元素の炭素の量は０．１モル％〜５モル％、とりわけ少なくとも０．２５モル％であり、
−元素の硫黄のモル濃度は、元素の炭素のモル濃度から０．２〜１を掛けると明らかになり；
−元素の水素のモル濃度は、元素の炭素のモル濃度の４倍と元素の硫黄のモル濃度の２倍の和と少なくとも同じ程度であり；実施に従って、導入された全ての元素の水素のモル濃度は、上記の最小量〜最小量に８を掛けたものの間にある。
【００４５】
有利に１ｂａｒより高い低温充填圧力が使用される。２０ｂａｒまでの圧力が可能である。濃度記載の換算は、前記のように行う、つまり絶対物質量がほぼ維持される。
【００４６】
この場合、ハロゲンの添加は必ずしも必要であるとは限らない。なぜなら、タンタルは二硫化タンタルの形で結合する、つまり硫黄がタンタルを輸送する元素の機能を継承するからである。この場合に発光体への炭素の適切な返送ゆえに、比較的少ないタンタルが蒸発するのみであり、場合により低いバルブ温度において少量の二硫化タンタルの析出も受け入れることができる。
【００４７】
比較的大きい水素過剰の使用が必要である場合、充填ガスによる非常に強い熱除去を回避するために、過剰の水素を再び−上記のように−比較的冷たい領域内でＨＩの形で結合することができる。
【００４８】
特殊な場合（約６００Ｋを下回る低いバルブ温度）では、水素が同時に存在することなく炭素、硫黄および塩素の添加物の使用が可能である。この場合、炭素のバルブ壁での析出はＣＣｌ４の生成により防止され、かつ硫黄はとりわけＳＣｌ２またはＳ２Ｃｌ２の形で気相中に保持される。比較的高い温度に向かって、いわゆる化合物の解離により元素の炭素および硫黄は遊離し、その際、さらに上昇する温度により元素の炭素および硫黄は結合してＣＳ２になるかもしくはさらにより高い温度で結合してＣＳになる。ＣＳは、上記のように発光体付近の高い温度で分解し、かつ炭素は発光体に供給し戻される。タンタルをハロゲン化タンタルの形で気相中で保持しなければならない場合、このために計量指示においてほとんど気がつかないぐらいの非常に少ないハロゲンのみが必要である。必要な元素の計量は、化合物ＣＣｌ４、ＣＳ２、ＳＣｌ２、Ｓ２Ｃｌ２、Ｃｌ２、ＮＣｌ３の形で行うことができる。
【００４９】
元素の炭素、水素および硫黄が、ここで記載された濃度を含有する充填物中で使用される場合、硫黄を一部で酸素と置換できることが判明した。使用される硫黄の最高７５％を酸素と置換することができる。酸素は、例えばＮ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ２Ｏのようなアルデヒド、アセトンＣＨ３ＣＯＣＨ３のようなケトンの形で添加してよい。
【００５０】
本発明は、とりわけ最大で５０Ｖの電圧を有する低ボルト電球のために適している。なぜなら、該電球のために必要な発光体は比較的頑丈に設計されているので、そのため導線は少なくとも５０μｍ、とりわけ８０μｍ〜３００μｍの直径を有し、これがこの種の炭化物を基礎とする発光体の脆性の問題を著しく軽減するからである。とりわけ有利に、本発明は片側が圧搾された電球のために使用される。というのも、この場合、発光体は比較的短く保持することができ、これが破壊に対する脆弱性を同様に軽減するからである。この場合、今では少なくとも５００時間の寿命が達成される。
【００５１】
さらに、一般的にＴａ−ハロゲンサイクル過程がＷ−ハロゲンサイクル過程より明らかに感度が乏しいことが判明したことにより、この種の電球の実現に良い影響が及ぼされる。
【００５２】
図面の概略
以下で、本発明を複数の実施例に基づいて詳細に説明する。図面は次のものを示す：
図１ 炭化物−発光体を有する典型的な白熱電球を示す図；
図２ 炭化物−発光体を有する他の典型的な白熱電球を示す図；
図３ 炭化物−発光体を有する他の典型的な白熱電球を示す図。
【００５３】
本発明の有利な実施態様
図１は石英ガラス１、ピンチ２、および箔４をピンチ２内で発光体６と接続している導入線３からなるバルブを有する片面が圧搾された白熱電球を示す。発光体はＴａＣからなるコイル線である。給電線５は箔の外側に取り付けられている。バルブの内径は５ｍｍである。
【００５４】
図２は硬質ガラス１、ピンチ２、およびピンチ２内で発光体６’と接続している導入線３’からなるバルブを有する片面が圧搾された白熱電球を示す。発光体６’はレニウムからなる心部および表面にＴａＣ層を有するコイル線である。この発光体は、純粋に炭化物からなる発光体よりも容易に変形可能である。この場合、たいていまずレニウム導線を巻き、引き続きＴａＣ−層を施与する。給電線５は直接、導入線３’の外側に、つまりピンチの領域に設置する。バルブの内径は３０ｍｍである。選択的に、発光体はタンタルにより被覆されている炭素繊維からなるより線である。ＴａＣ−層は、例えばタンタル−層の施与により、ＣＶＤ法によるかまたはスパッタリングおよび引き続く浸炭により製造することができる。Ｔａ−層の浸炭は、炭化水素を含有する雰囲気内で電球を作動させる場合に初めて実施してよい。
【００５５】
図３は石英ガラスからなるバルブ２１、２のピンチ２４および２５、発光体２６と接続している導入線２７を有する両面が圧搾された、管状電球としても公知の白熱電球２０を示す。発光体２６はＴａＣからなる帯材である。給電線２５は、自体公知のようにピンチ上におさまる口金部２８内で終わる。バルブの内径は１５ｍｍである。
【００５６】
一般的に電球は、有利にコイル線または帯材からなる、炭化タンタルからなる発光体を有利に使用する。
【００５７】
バルブは５ｍｍ〜３５ｍｍ、有利に８ｍｍ〜１５ｍｍのバルブ直径を有する石英ガラスまたは硬質ガラスから製造されている。
【００５８】
充填物は、場合により少量（１５モル％まで）の窒素の混合下での、主として不活性ガス、とりわけアルゴン、クリプトンまたはキセノンのような希ガスである。さらに炭化水素、水素およびハロゲンが添加される。
【００５９】
有利にコイル線である発光体物質として、炭化ジルコニウム、炭化ハフニウム、またはＵＳ３４０５３２８に記載されているような種々の炭化物の合金が適している。
【００６０】
１つの代替案は、例えば心部としてのレニウム導線かあるいはむしろ炭素繊維のような担体材料からなる発光体であり、その際、この心部は炭化タンタルまたは他の金属炭化物により被覆されている。
【００６１】
１ｂａｒの低温充填圧力における充填物の基本的な規則として、０．１〜５モル％の炭素の割合が有効である。水素の割合は少なくとも炭素の割合、有利に炭素の割合の２〜８倍である。ハロゲンの割合は最大で炭素の割合の半分、とりわけ炭素の割合の５分の１〜２０分の１である。有利なのは１０分の１の最小値であり、その際、ヨウ素が水素の形成のために使用される。有利に、ハロゲンの割合は最大で水素割合、有利に最大で水素割合の半分に相当するべきである。ハロゲン割合に関する基準は５００〜５０００ｐｐｍであり、常に１ｂａｒの低温充填圧力に対する。
【００６２】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１００℃〜７００℃であるように選択する場合、不活性ガス、たいてい場合によりさらに窒素の混合物を含有する希ガスに、以下の添加物：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−および臭化水素または臭素化した炭化水素（有利にＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨＢｒ３またはＣＨ３Ｂｒ）、
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、臭素０．０５％〜０．５％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在する。
【００６３】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜９００℃であるように選択する場合、不活性ガス、たいてい場合により窒素の混合物を含有する希ガスに、以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−塩化水素または塩素化された炭化水素（有利にＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３またはＣＨ３Ｃｌ）
を混合することができ、従って以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、塩素０．０５％〜０．５％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在する。
【００６４】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜６００℃であるように選択する場合、不活性ガス、たいてい場合により窒素の混合物を含有する希ガスに、以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）
−水素（Ｈ２）；
−およびヨウ素、ヨウ化水素またはヨウ素化された炭化水素（有利にＣＨ３Ｉ）；
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、ヨウ素０．０５％〜０．５％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在する。
【００６５】
一般的に、電球内に導入された全てのハロゲンの量が水素の全ての量より小さい場合、有利であることが判明した。有利なのは、電球内に導入された全てのハロゲンの量が、導入された全ての水素の量の５分の１〜２５分の１であることである。
【００６６】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜６００℃であるように選択する場合、代替的に不活性ガス（場合によりさらに窒素の混合物を含有する希ガス）に以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−およびヨウ素、ヨウ化水素またはヨウ素化された炭化水素（有利にＣＨ３Ｉ、Ｃ２Ｈ５Ｉ）；
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、ヨウ素０．１％〜２０％（有利に少なくとも０．２％）
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在し、その際、ヨウ素含有率および水素含有率はほぼ同じである；この場合、ヨウ素は遊離水素の濃度が大きくなりすぎることを回避するために、つまり電球の効率の上昇のために役立つ。
【００６７】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜９００℃であるように選択する場合、代替的に不活性ガス（場合によりさらに窒素の混合物を含有する希ガス）に以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−塩化水素または塩素化された炭化水素（有利にＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３またはＣＨ３Ｃｌ）、
−およびヨウ素、ヨウ化水素またはハロゲン化された炭化水素（有利にＣＨ３Ｉ；Ｃ２Ｈ５Ｉ）；
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、塩素０．０５％〜０．５％、ヨウ素０．１％〜２０％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在し、その際、ヨウ素含有率および水素含有率はほぼ同じである。
【００６８】
バルブ形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜７００℃であるように選択する場合、代替的に不活性ガス（場合によりさらに窒素の混合物を含有する希ガス）に以下の添加物：
−炭化水素（有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−臭化水素または臭素化した炭化水素（有利にＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨＢｒ３またはＣＨ３Ｂｒ）、
−およびヨウ素、ヨウ化水素またはヨウ素化された炭化水素（有利にＣＨ３Ｉ；Ｃ２Ｈ５Ｉ）；
を混合することができ、そうして以下の全含有率：
炭素０．１％〜５％（有利に少なくとも０．２５モル％）、水素０．２％〜２０％（有利に少なくとも０．５モル％）、臭素０．０５％〜０．５％、ヨウ素０．１％〜２０％
が気相中で１ｂａｒの低温充填圧力で有利に存在し、その際、ヨウ素含有率および水素含有率はほぼ等しく、とりわけその比は２までである。
【００６９】
炭素−水素−サイクルおよびハロゲン−サイクルと、シアン−サイクルとを重ね合わせる場合、充填物は加えてさらにシアン０．３モル％〜３モル％（該シアンは任意の方法で充填物に導入されていてよい）を含有する。
【００７０】
１０ｍｍのバルブの直径およびＴａＣからなる発光体を有する電球に関して、以下の成分：クリプトン１ｂａｒ（低温充填圧力）＋Ｃ２Ｈ４１％＋Ｈ２１％＋ＣＨ２Ｂｒ２０．０５％〜０．３％（濃度記載はモル％である）からなる十分に具体的な充填物が存在する。とりわけＣＨ２Ｂｒ２０．２％の添加により最良の挙動が示される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】炭化物−発光体を有する典型的な白熱電球を示す図
【図２】炭化物−発光体を有する他の典型的な白熱電球を示す図
【図３】炭化物−発光体を有する他の典型的な白熱電球を示す図
【符号の説明】
【００７２】
１ バルブ、 ２ ピンチ、 ３ 導入線、 ４ 箔、 ５ 給電線、 ６ 発光体、 ２０ 白熱電球、 ２１ バルブ、 ２４ ピンチ、 ２５ 給電線、 ２６ 発光体、 ２７ 導入線、 ２８ 口金部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体が充填物と共にバルブ内で真空気密して導入されており、その際、発光体が金属炭化物を含有し、該金属炭化物の融点がタングステンの融点より高い、炭素−サイクルを有する白熱電球において、発光体とバルブの壁との間隔が１８ｍｍより小さく、その際、炭素に関係する第１のサイクルを炭素、および充填物添加としての少なくとも１の他の元素、とりわけ水素の使用により実施し、かつその際、金属に関係する第２のサイクルを他の元素、有利にハロゲンの使用により実施することを特徴とする、炭素−サイクルを有する白熱電球。
【請求項２】
発光体が少なくともその表面が炭化タンタルからなるコイル線または帯材であることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項３】
バルブが５ｍｍ〜３５ｍｍ、有利に８ｍｍ〜１５ｍｍのバルブ直径を有する石英ガラスまたは硬質ガラスからなることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項４】
充填物が不活性ガス、とりわけ希ガスを場合により少量の窒素混合下で含有し、ならびに少なくとも１の炭化水素、水素および少なくとも１のハロゲン添加物を含有することを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項５】
発光体がＴａＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣまたは種々の炭化物の合金、有利にＴａＣを含有する合金からなり、かつとりわけコイル線であることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項６】
発光体が心部および該心部の表面の被覆からなり、その際、心部はとりわけレニウム導線または炭素繊維または炭素繊維の束であり、これ（ら）は炭化物により被覆されていることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項７】
バルブの形状寸法を、バルブ壁温度が１００℃〜７００℃であるように選択することを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項８】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、臭素０．０５％〜０．５％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−臭化水素ＨＢｒまたはハロゲン化された炭化水素、有利にＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨＢｒ３またはＣＨ３Ｂｒ
ことを特徴とする、請求項７記載の白熱電球。
【請求項９】
バルブの形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜９００℃であるように選択することを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項１０】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、塩素０．０５％〜０．５％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−塩化水素ＨＣｌまたはハロゲン化された炭化水素、有利にＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３またはＣＨ３Ｃｌ
ことを特徴とする、請求項９記載の白熱電球。
【請求項１１】
バルブの形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜６００℃であるように選択することを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項１２】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、ヨウ素０．０５％〜０．５％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ素Ｉ２またはヨウ素化された炭化水素、有利にＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉ
ことを特徴とする、請求項１１記載の白熱電球。
【請求項１３】
電球内に導入されたハロゲンの合計量が水素の合計量より少なく、その際、とりわけ電球内に導入されたハロゲンの合計量が、導入された水素の合計量の５分の１〜２５分の１であることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項１４】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、ヨウ素０．１％〜２０％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ素Ｉ２またはヨウ素化された炭化水素、有利にＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉ
ことを特徴とする、請求項１１記載の白熱電球。
【請求項１５】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、塩素０．０５％〜０．５％、ヨウ素０．１％〜２０％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−塩化水素ＨＣｌまたはハロゲン化された炭化水素、有利にＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３またはＣＨ３Ｃｌ；
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ素Ｉ２またはヨウ素化された炭化水素、有利にＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉ
ことを特徴とする、請求項９記載の白熱電球。
【請求項１６】
ヨウ素含有率および水素含有率の比は２までであることを特徴とする、請求項１５記載の白熱電球。
【請求項１７】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、臭素０．０５％〜０．５％、ヨウ素０．１％〜２０％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−臭化水素ＨＢｒまたは臭素化された炭化水素、有利にＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨＢｒ３またはＣＨ３Ｂｒ；
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ素Ｉ２またはヨウ素化された炭化水素、有利にＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉ。
ことを特徴とする、請求項７記載の白熱電球
【請求項１８】
ヨウ素含有率および水素含有率の比は２までであることを特徴とする、請求項１７記載の白熱電球。
【請求項１９】
付加的な炭素−窒素−サイクルが炭素−水素−サイクルを促進し、かつ同時にハロゲンが存在していることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項２０】
付加的にさらにＣＮまたはＣＳ０．３モル％〜３モル％が気相中に存在することを特徴とする、請求項８または１０または１２または１４または１５または１７記載の白熱電球。
【請求項２１】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：
−炭素０．２５％〜５％、硫黄０．０５％〜５％、水素０．５％〜４０％、
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−硫化水素Ｈ２Ｓまたは二硫化炭素ＣＳ２またはメチルメルカプタンＣＨ３ＳＨまたはエチルメルカプタンＣ２Ｈ５ＳＨまたは硫化ジメチルＣＨ３ＣＳＣＨ３
ことを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項２２】
−電球内に導入された全ての元素の硫黄のモル濃度が、電球内に導入された元素の炭素のモル濃度の０．１〜１倍未満であり、かつ
−電球内に導入された全ての元素の水素のモル濃度が、有利に少なくとも炭素のモル濃度の４倍および硫黄のモル濃度の２倍の和であり；その際、とりわけ水素のモル濃度がこれらの最小量の８倍まででありうることを特徴とする、請求項２１記載の白熱電球。
【請求項２３】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、硫黄０．０５％〜５％、水素０．５％〜４０％、ヨウ素０．２％〜４０％
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−硫化水素Ｈ２Ｓまたは二硫化炭素ＣＳ２またはメチルメルカプタンＣＨ３ＳＨまたはエチルメルカプタンＣ２Ｈ５ＳＨまたは硫化ジメチルＣＨ３ＣＳＣＨ３
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ化メチルＣＨ３Ｉまたはヨウ化エチルＣ２Ｈ５Ｉ
ことを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項２４】
−電球内に導入された全ての元素の硫黄のモル濃度が、電球内に導入された全ての元素の炭素のモル濃度の０．１〜１倍未満であり、かつ
−電球内に導入された全ての元素の水素のモル濃度が、有利に少なくとも炭素のモル濃度の４倍および硫黄のモル濃度の２倍の和であり；個別的には、水素のモル濃度が最小量の８倍まででありうる、かつ
−電球内に導入された元素のヨウ素のモル濃度が０．１％〜１５％であり、かつ存在する全ての水素のモル濃度より小さいことを特徴とする、請求項２３記載の白熱電球。
【請求項２５】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．２５％〜５％、硫黄０．０５％〜５％、水素０．５％〜４０％、塩素および臭素０．０２％〜０．５％またはヨウ素０．０２％〜４０％（水素がヨウ素と結合すべき場合）
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−硫化水素Ｈ２Ｓまたは二硫化炭素ＣＳ２またはメチルメルカプタンＣＨ３ＳＨまたはエチルメルカプタンＣ２Ｈ５ＳＨまたは硫化ジメチルＣＨ３ＣＳＣＨ３
−ハロゲン化された炭化水素、例えば以下の化合物の１または２：ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＣｌ４、ＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨ３Ｂｒ、ＣＨ３Ｉ、Ｃ２Ｈ５Ｉ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２
ことを特徴とする、請求項９記載の白熱電球。
【請求項２６】
−電球内に導入された全ての元素の硫黄のモル濃度が、電球内に導入された全ての元素の炭素のモル濃度の０．１〜１倍未満であり、かつ
−電球内に導入された全ての元素の水素のモル濃度が、有利に少なくとも炭素のモル濃度の４倍および硫黄のモル濃度の２倍および塩素または臭素の１倍の濃度の和であり；個別的には、水素のモル濃度が最小量の８倍まででありうることを特徴とする、請求項２５記載の白熱電球。
【請求項２７】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、硫黄０．０２％〜５％、塩素０．４２％〜３０％、
−四塩化炭素ＣＣｌ４、二塩化二硫黄Ｓ２Ｃｌ２または二塩化硫黄ＳＣｌ２、場合によりさらに塩素Ｃｌ２または三塩化窒素ＮＣｌ３または
−四塩化炭素ＣＣｌ４、二硫化炭素ＣＳ２または塩素Ｃｌ２または三塩化窒素ＮＣｌ３
ことを特徴とする、請求項１１記載の白熱電球。
【請求項２８】
−電球内に存在する全ての元素の硫黄のモル濃度が、電球内に存在する全ての元素の炭素の量の０．１〜１倍未満であり；
−塩素のモル濃度が、有利に炭素のモル濃度の４倍および硫黄のモル濃度の２倍の和より大きいことを特徴とする、請求項２７記載の白熱電球。
【請求項１】
発光体が充填物と共にバルブ内で真空気密して導入されており、その際、発光体が金属炭化物を含有し、該金属炭化物の融点がタングステンの融点より高い、炭素−サイクルを有する白熱電球において、発光体とバルブの壁との間隔が１８ｍｍより小さく、その際、炭素に関係する第１のサイクルを炭素、および充填物添加としての少なくとも１の他の元素、とりわけ水素の使用により実施し、かつその際、金属に関係する第２のサイクルを他の元素、有利にハロゲンの使用により実施することを特徴とする、炭素−サイクルを有する白熱電球。
【請求項２】
発光体が少なくともその表面が炭化タンタルからなるコイル線または帯材であることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項３】
バルブが５ｍｍ〜３５ｍｍ、有利に８ｍｍ〜１５ｍｍのバルブ直径を有する石英ガラスまたは硬質ガラスからなることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項４】
充填物が不活性ガス、とりわけ希ガスを場合により少量の窒素混合下で含有し、ならびに少なくとも１の炭化水素、水素および少なくとも１のハロゲン添加物を含有することを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項５】
発光体がＴａＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣまたは種々の炭化物の合金、有利にＴａＣを含有する合金からなり、かつとりわけコイル線であることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項６】
発光体が心部および該心部の表面の被覆からなり、その際、心部はとりわけレニウム導線または炭素繊維または炭素繊維の束であり、これ（ら）は炭化物により被覆されていることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項７】
バルブの形状寸法を、バルブ壁温度が１００℃〜７００℃であるように選択することを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項８】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、臭素０．０５％〜０．５％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−臭化水素ＨＢｒまたはハロゲン化された炭化水素、有利にＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨＢｒ３またはＣＨ３Ｂｒ
ことを特徴とする、請求項７記載の白熱電球。
【請求項９】
バルブの形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜９００℃であるように選択することを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項１０】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、塩素０．０５％〜０．５％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−塩化水素ＨＣｌまたはハロゲン化された炭化水素、有利にＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３またはＣＨ３Ｃｌ
ことを特徴とする、請求項９記載の白熱電球。
【請求項１１】
バルブの形状寸法を、バルブ壁温度が１５０℃〜６００℃であるように選択することを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項１２】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、ヨウ素０．０５％〜０．５％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ素Ｉ２またはヨウ素化された炭化水素、有利にＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉ
ことを特徴とする、請求項１１記載の白熱電球。
【請求項１３】
電球内に導入されたハロゲンの合計量が水素の合計量より少なく、その際、とりわけ電球内に導入されたハロゲンの合計量が、導入された水素の合計量の５分の１〜２５分の１であることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項１４】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、ヨウ素０．１％〜２０％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ素Ｉ２またはヨウ素化された炭化水素、有利にＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉ
ことを特徴とする、請求項１１記載の白熱電球。
【請求項１５】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、塩素０．０５％〜０．５％、ヨウ素０．１％〜２０％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−塩化水素ＨＣｌまたはハロゲン化された炭化水素、有利にＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３またはＣＨ３Ｃｌ；
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ素Ｉ２またはヨウ素化された炭化水素、有利にＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉ
ことを特徴とする、請求項９記載の白熱電球。
【請求項１６】
ヨウ素含有率および水素含有率の比は２までであることを特徴とする、請求項１５記載の白熱電球。
【請求項１７】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、水素０．２％〜２０％、臭素０．０５％〜０．５％、ヨウ素０．１％〜２０％：
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−臭化水素ＨＢｒまたは臭素化された炭化水素、有利にＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨＢｒ３またはＣＨ３Ｂｒ；
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ素Ｉ２またはヨウ素化された炭化水素、有利にＣＨ３ＩまたはＣ２Ｈ５Ｉ。
ことを特徴とする、請求項７記載の白熱電球
【請求項１８】
ヨウ素含有率および水素含有率の比は２までであることを特徴とする、請求項１７記載の白熱電球。
【請求項１９】
付加的な炭素−窒素−サイクルが炭素−水素−サイクルを促進し、かつ同時にハロゲンが存在していることを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項２０】
付加的にさらにＣＮまたはＣＳ０．３モル％〜３モル％が気相中に存在することを特徴とする、請求項８または１０または１２または１４または１５または１７記載の白熱電球。
【請求項２１】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：
−炭素０．２５％〜５％、硫黄０．０５％〜５％、水素０．５％〜４０％、
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−硫化水素Ｈ２Ｓまたは二硫化炭素ＣＳ２またはメチルメルカプタンＣＨ３ＳＨまたはエチルメルカプタンＣ２Ｈ５ＳＨまたは硫化ジメチルＣＨ３ＣＳＣＨ３
ことを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項２２】
−電球内に導入された全ての元素の硫黄のモル濃度が、電球内に導入された元素の炭素のモル濃度の０．１〜１倍未満であり、かつ
−電球内に導入された全ての元素の水素のモル濃度が、有利に少なくとも炭素のモル濃度の４倍および硫黄のモル濃度の２倍の和であり；その際、とりわけ水素のモル濃度がこれらの最小量の８倍まででありうることを特徴とする、請求項２１記載の白熱電球。
【請求項２３】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、硫黄０．０５％〜５％、水素０．５％〜４０％、ヨウ素０．２％〜４０％
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２；
−水素（Ｈ２）；
−硫化水素Ｈ２Ｓまたは二硫化炭素ＣＳ２またはメチルメルカプタンＣＨ３ＳＨまたはエチルメルカプタンＣ２Ｈ５ＳＨまたは硫化ジメチルＣＨ３ＣＳＣＨ３
−ヨウ化水素ＨＩまたはヨウ化メチルＣＨ３Ｉまたはヨウ化エチルＣ２Ｈ５Ｉ
ことを特徴とする、請求項１記載の白熱電球。
【請求項２４】
−電球内に導入された全ての元素の硫黄のモル濃度が、電球内に導入された全ての元素の炭素のモル濃度の０．１〜１倍未満であり、かつ
−電球内に導入された全ての元素の水素のモル濃度が、有利に少なくとも炭素のモル濃度の４倍および硫黄のモル濃度の２倍の和であり；個別的には、水素のモル濃度が最小量の８倍まででありうる、かつ
−電球内に導入された元素のヨウ素のモル濃度が０．１％〜１５％であり、かつ存在する全ての水素のモル濃度より小さいことを特徴とする、請求項２３記載の白熱電球。
【請求項２５】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．２５％〜５％、硫黄０．０５％〜５％、水素０．５％〜４０％、塩素および臭素０．０２％〜０．５％またはヨウ素０．０２％〜４０％（水素がヨウ素と結合すべき場合）
−炭化水素、有利にＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２）；
−水素（Ｈ２）；
−硫化水素Ｈ２Ｓまたは二硫化炭素ＣＳ２またはメチルメルカプタンＣＨ３ＳＨまたはエチルメルカプタンＣ２Ｈ５ＳＨまたは硫化ジメチルＣＨ３ＣＳＣＨ３
−ハロゲン化された炭化水素、例えば以下の化合物の１または２：ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＣｌ４、ＣＨ２Ｂｒ２、ＣＨ３Ｂｒ、ＣＨ３Ｉ、Ｃ２Ｈ５Ｉ、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２
ことを特徴とする、請求項９記載の白熱電球。
【請求項２６】
−電球内に導入された全ての元素の硫黄のモル濃度が、電球内に導入された全ての元素の炭素のモル濃度の０．１〜１倍未満であり、かつ
−電球内に導入された全ての元素の水素のモル濃度が、有利に少なくとも炭素のモル濃度の４倍および硫黄のモル濃度の２倍および塩素または臭素の１倍の濃度の和であり；個別的には、水素のモル濃度が最小量の８倍まででありうることを特徴とする、請求項２５記載の白熱電球。
【請求項２７】
不活性ガスのほかに、以下の添加物が充填物のためにバルブ内に含有されており、そうして気相中の全含有率が、１ｂａｒの低温充填圧力に対して、有利に以下のように表される（ｍｏｌ％記載）：炭素０．１％〜５％、硫黄０．０２％〜５％、塩素０．４２％〜３０％、
−四塩化炭素ＣＣｌ４、二塩化二硫黄Ｓ２Ｃｌ２または二塩化硫黄ＳＣｌ２、場合によりさらに塩素Ｃｌ２または三塩化窒素ＮＣｌ３または
−四塩化炭素ＣＣｌ４、二硫化炭素ＣＳ２または塩素Ｃｌ２または三塩化窒素ＮＣｌ３
ことを特徴とする、請求項１１記載の白熱電球。
【請求項２８】
−電球内に存在する全ての元素の硫黄のモル濃度が、電球内に存在する全ての元素の炭素の量の０．１〜１倍未満であり；
−塩素のモル濃度が、有利に炭素のモル濃度の４倍および硫黄のモル濃度の２倍の和より大きいことを特徴とする、請求項２７記載の白熱電球。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５１２６６３（Ｐ２００７−５１２６６３Ａ）
【公表日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４０１５６（Ｐ２００６−５４０１５６）
【出願日】平成１６年１１月１９日（２００４．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００４／００２５６２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５５２７４
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３９０００９４７２）パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング (152)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｔｅｎｔ−Ｔｒｅｕｈａｎｄ−Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｆｕｅｒ ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ Ｇｌｕｅｈｌａｍｐｅｎ ｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｈｅｌｌａｂｒｕｎｎｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １， Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【公表日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１９日（２００４．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００４／００２５６２
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５５２７４
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（３９０００９４７２）パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング (152)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｔｅｎｔ−Ｔｒｅｕｈａｎｄ−Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｆｕｅｒ ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ Ｇｌｕｅｈｌａｍｐｅｎ ｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｈｅｌｌａｂｒｕｎｎｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １， Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
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