專利名稱：有反射涂層的白熾燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種白熾燈，特別涉及按照本發(fā)明權(quán)利要求主項(xiàng)1的一種有IR反射層的鹵素白熾燈。
這種燈既可以作為普通照明之用，也可以，例如，配上一個(gè)反射器在投光技術(shù)中使用。
燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀與涂在其內(nèi)表面和/或外表面上的IR光反射層(以下簡(jiǎn)稱IR涂層)相配合，就可以將發(fā)光體發(fā)射的大部分IR光能量反射回去。由此所取得的提高燈效率的結(jié)果一方面可以使升高發(fā)光體溫度的電功率消耗恒定，從而加大電流流量。另一方面，能以較小的電功率消耗產(chǎn)生規(guī)定的電流，達(dá)到“節(jié)能效果”。另一個(gè)值得追求的效果是由于IR涂層的作用，使穿過燈泡向外發(fā)射的IR光能量明顯降低，從而也使周圍環(huán)境受熱的程度較之通常白熾燈的有明顯降低。
由于IR涂層的不可避免的吸收損耗，使燈泡內(nèi)部的IR光部分的能量密度隨著反射指數(shù)而降低，結(jié)果使白熾燈的效率也隨之降低。因此，提高效率所能達(dá)到的程度要取決于為使單IR光部分回射到發(fā)光體上所需反光系數(shù)降低的程度。為達(dá)到此目，特別要制成有IR涂層的燈泡?，F(xiàn)有技術(shù)這種燈的實(shí)例在US-PS4160929、EP-A0470496、DE-OS3035068、DE-OS4420607中有所發(fā)表。在US PS4160929中說明，為了使燈效率最佳化，必須使發(fā)光體的幾何形狀與其燈泡相適配。另外，應(yīng)將發(fā)光體盡可能準(zhǔn)確地設(shè)在燈泡的光學(xué)中心處。從而使來自發(fā)光體表面的光前在不受干擾的狀態(tài)下被反射回去。結(jié)果使像差損耗降低到最小程度。例如，一個(gè)球形燈泡在理想狀下還應(yīng)該備有一個(gè)設(shè)在中心位置上的球形發(fā)光體。因此，由于螺旋燈絲的形狀要受到為此慣用的鎢絲有限的延展性的約制，就只能在極少的場(chǎng)合下使用。對(duì)于一個(gè)球體來說，僅只建議采用粗略近似、但卻實(shí)際可行的色子形狀的螺旋燈絲。在另一個(gè)實(shí)施例的形狀中，則建議將螺旋燈絲設(shè)在最大直徑的中點(diǎn)上。對(duì)一個(gè)橢球形的燈泡來說，建議在橢球體的兩個(gè)焦點(diǎn)上各設(shè)一個(gè)發(fā)光體。
在EP-A0470496中，發(fā)表一種具有一個(gè)球形燈泡的燈，在燈泡的中心設(shè)有一個(gè)圓柱形的發(fā)光體。在文中說明，由于發(fā)光體偏離理想球形而產(chǎn)生的效率損失可以通過下列的先決條件約制在一個(gè)可接受的尺度。即，必須仔細(xì)調(diào)整泡體直徑、發(fā)光體直徑和長(zhǎng)度彼此之間的相對(duì)關(guān)系，使其處于公差范圍之內(nèi)；或者必須使發(fā)光體直徑肯定小于(偏小系數(shù)0.05)燈泡直徑。另外還提供一種焦軸處于長(zhǎng)形發(fā)光體軸線上的橢球形燈泡。
DE-OS3035068對(duì)于減低上一個(gè)實(shí)施例形狀中的不可避免像差的方法提供說明。其中將橢球形燈泡的兩個(gè)焦點(diǎn)設(shè)在圓柱發(fā)光體的軸線上，并且與其每個(gè)端點(diǎn)保持規(guī)定距離DE-OS4420607最后發(fā)表了一種具有一個(gè)做成橢球形或者接近于橢球形的桶形體的燈泡的鹵素?zé)?，上面涂有IR涂層。在桶形體中的橢球體、或者是接近橢球體的部分是通過一個(gè)橢圓剖面形成的。其短半軸b處于垂直于燈的縱軸(即燈泡的旋轉(zhuǎn)軸)的位置上。此外，形成的橢球體的短半軸小于燈泡直徑的D/2，并且向旋轉(zhuǎn)軸平行移位到發(fā)光體半徑的d/2左右處，結(jié)果形成桶形體。發(fā)光體的長(zhǎng)度大約相當(dāng)于由橢圓剖面形成的兩個(gè)焦點(diǎn)的距離。此外，發(fā)光體在燈泡中的設(shè)置方式，如縱向剖面圖中所示，要使兩個(gè)焦點(diǎn)與發(fā)光體相應(yīng)的角點(diǎn)近似重疊?？傊?，要借此使對(duì)螺旋燈絲的不均勻加熱的缺點(diǎn)得以解決。再者，采用這種解決方法的缺點(diǎn)是改進(jìn)燈效率的可行性在極大的程度上要取決于燈泡內(nèi)發(fā)光體的尺寸和設(shè)置位置。
發(fā)明描述作為本發(fā)明基礎(chǔ)的目的是為了消除上述的缺點(diǎn)，提供一種白熾燈，其特征在于通過使發(fā)射的IR光高效反射到發(fā)光體上而達(dá)到一個(gè)高效率。另外，正象低壓-鹵素白熾燈所追求的那樣，應(yīng)該能夠在高照明密度下使燈的結(jié)構(gòu)緊湊。
這個(gè)目的按照本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征得以解決。本發(fā)明的其他的有利特征如從屬權(quán)利要求所述。
現(xiàn)參照?qǐng)D1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。該圖所示是結(jié)構(gòu)原理的示意圖，并且繪出幾個(gè)為理解本發(fā)明所需的主要尺寸。另外，圖中所示是一個(gè)橢圓1，其長(zhǎng)半軸和短半軸為a及b，兩個(gè)焦點(diǎn)為F1和F2。
按照本發(fā)明，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱燈泡2(粗略示意，為簡(jiǎn)化起見，未繪出導(dǎo)電引線及封口)的外形基本上是在橢球1上剖出的一個(gè)橢圓剖面3(圖1中是用較粗的線繪出的)。所剖的橢圓剖面3是這樣特意選定的，既要使長(zhǎng)半軸a處在垂直于燈泡2的旋轉(zhuǎn)軸RA的位置上。具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，例如，圓柱形外形的發(fā)光體4(在縱向剖面示意圖1中所示是四邊形)是設(shè)在燈泡2內(nèi)的中心軸上。于是，焦軸-F1F2(是在剖面3中兩個(gè)焦點(diǎn)F1、F2之間的連接線)處在垂直于燈泡2的旋轉(zhuǎn)軸線RA的位置上。剖面的長(zhǎng)半軸較大于燈泡2的半徑。于是，燈泡2就不再是一個(gè)“真正的”旋轉(zhuǎn)橢球形。令人驚喜地看到，通過揚(yáng)棄了迄今為止的理論，使燈效率得以明顯提高；發(fā)光體4得以較為均勻加熱。
關(guān)于高效率的方面，業(yè)經(jīng)證明，如果從R＜a＜R+5·wr的范圍內(nèi)、特別是從R+wr≤a＜R+3·wr的范圍內(nèi)選取長(zhǎng)半軸a的長(zhǎng)度，則更為有利。式中，R和wr代表燈泡2的最大半徑或圓柱形或近似圓柱形發(fā)光體4的半徑。剖出的橢圓剖面3的短半軸b的長(zhǎng)度約為發(fā)光體4長(zhǎng)度的兩倍。
通過與圖2a和2b的原理示意圖對(duì)比，技術(shù)水平的差別明顯可見。圖2a基本上相當(dāng)于DE-OS3035068的情況。圖中示出一個(gè)橢球形燈泡5，發(fā)光體6在其中的配置方式使旋轉(zhuǎn)橢圓體的兩個(gè)焦點(diǎn)F1和F2與發(fā)光體6的兩端重疊。結(jié)果使焦軸F1F2的配置方式與本發(fā)明不同，與燈泡5的旋轉(zhuǎn)軸RA平行。
后一個(gè)圖2b所示是DE-OS4420607的情況。圖中的燈泡7做成橢球形或接近于橢球形的桶形體。由該示意剖面圖可見，有兩半個(gè)用兩條直線段彼此連接在一起的橢球形。從而使兩半個(gè)橢球中的焦點(diǎn)對(duì)F1,F2和F’1，F(xiàn)’2與發(fā)光體8的角點(diǎn)重疊。圖中的焦軸F1F2和F’1F’2，仍然與本發(fā)明不同，是處在與燈泡的旋轉(zhuǎn)軸線平行的位置上。
除了提高效率之外，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是同樣還能提高均勻度，借此可以將螺旋燈絲的IR光反射回來。從而能夠避免可能會(huì)提前損壞螺旋燈絲的局部過熱。另外的優(yōu)點(diǎn)是燈功率改善的可行性受約制程度較小，不會(huì)象DE-OS4420607那樣，在生產(chǎn)過程中要受發(fā)光體在燈泡中的設(shè)置位置的約制。
發(fā)光體是采用設(shè)在軸線上的單根或多根鎢絲。螺旋燈絲的幾何形狀、直徑、螺距和長(zhǎng)度要取決于其所致力追求的電阻R，而后者又要取決于在既定的供電電壓U下所要求的功率消耗P。由于P=U2/R，所以高壓(HV)燈的螺旋燈絲一般要比低壓(NV)燈所用的長(zhǎng)。
發(fā)光體用兩根引線作導(dǎo)電連接，兩者既可以共同從燈泡的一端、也可以分別從燈泡相對(duì)的兩端通過氣密密封向外引出。密封一般采用壓封。也可以采用其他的密封技術(shù)，例如，壓盤熔封。單端封口特別適用于低壓(NV)用途。在這種情況下，由于發(fā)光體較短，適合于實(shí)現(xiàn)尺寸很緊湊的小燈。
如果能夠?qū)襞荼诘拇蟛糠肿鳛橛行Х瓷涿媸褂?，則有利于使燈的效率最佳化。如果將燈泡的一端或者分別將兩端走引線的部分做成燈頸，則特別適合于實(shí)現(xiàn)上述目的。燈頸盡可能較緊地包圍引線，一直延伸到一個(gè)封口。有關(guān)的詳情參閱DE-OS4420607。
燈泡一般充惰性氣體，例如，N2、Xe、Ar和/或Kr。其中特別要含有鹵素添加物，借以維持鎢-鹵素循環(huán)過程的正常運(yùn)作，并防止燈泡黑化。燈泡使用一種透光材料，例如，石英玻璃制成。
可以給燈裝一個(gè)外罩。如果想要特別加強(qiáng)降低向周圍環(huán)境放射IR光量，也同樣可以涂一層IR涂層。
IR涂層可以，例如，采用熟知的干擾抑止濾波層(一般是采用不同折射率的交替界電涂層的結(jié)果)的結(jié)構(gòu)。適用的IR涂層的基本配方在EP-A0470496有所說明。


以下參照多個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。圖中表示圖1本發(fā)明原理的示意圖；圖2技術(shù)水平示意圖；圖3一個(gè)NV鹵素?zé)舻膶?shí)施例，涂有IR涂層、一個(gè)向內(nèi)部反的螺旋燈絲，以及經(jīng)過按照本發(fā)明優(yōu)化的燈泡形狀。
圖3是按照本發(fā)明第一實(shí)施例中的一個(gè)實(shí)施例燈9的示意圖。這是一個(gè)額定電壓為12伏、功率為35瓦的鹵素白熾燈。它是由一個(gè)單端壓封做成接近于橢球形的燈泡10構(gòu)成的。燈泡10橢球形的部分外形是由一個(gè)橢圓剖面形成的，其長(zhǎng)半軸長(zhǎng)7.4mm，位于垂直于燈9的縱軸的位置上。形成的橢圓體的短半軸長(zhǎng)6.3mm。燈泡10是用壁厚大約為1mm的石英玻璃做成的。其最大外徑為12mm。在燈泡10的第一端形成一個(gè)長(zhǎng)頸11，其末端是一個(gè)壓封封口12。其對(duì)面的一端是真空泵接口封尖13。在其外表面上涂有一層IR涂層14。涂層是由20層以上的TiO2和SiO2干擾抑止濾波層構(gòu)成的。IR涂層另外還覆蓋壓封封口12的一半左右。由于在制造燈泡10的過程中要在橢球形的算定外形的外表面處打印標(biāo)記，采用這種方式使IR涂層的尺寸形狀得以保持特別穩(wěn)定。另外，通過將IR涂層14延伸到壓封封口12的一部分處，使燈泡表面上的各層涂層特別均勻。從而降低色差。燈頸11的長(zhǎng)度為2.5mm左右，外徑約為6mm。在燈泡10的內(nèi)部充有6670hPa左右的、按Xe∶N=88∶12比例混合、并摻有200ppm二溴甲烷的氙(Xe)氮(N)混合氣體，并且沿軸線裝有一個(gè)長(zhǎng)度為3.07mm、外徑為1.87mm的發(fā)光體15。發(fā)光體15是用直徑為152μm的鎢絲制成的。鎢絲繞成螺距為243μm的單螺旋燈絲。
導(dǎo)電引線16a、b直接由螺旋燈絲形成，用鎢鉑17a、b在壓封封口12內(nèi)連接。鎢鉑17a,b的另一端連接在外部插座的插腳18a,b上。第一根導(dǎo)電引線16a以近似平行于燈縱軸并且主要是沿著發(fā)光體15外殼的表面引伸。發(fā)光體15的第二根導(dǎo)電引線16b向軸線的方向彎折，沿著發(fā)光體15的線圈軸的中心線，即在螺旋燈絲里面引伸，一直伸到插座以外的一端。采用這種辦法，就能防止由導(dǎo)電引線引起的斷電熄燈。
燈9的比色溫度約為3050K。光通量為1000lm，相當(dāng)于大約28lm/W的發(fā)光效率。一個(gè)未涂IR涂層的可比燈與之相比，同樣光通量則需要消耗大約50W的電功率。按照本發(fā)明的燈與之相比，能夠節(jié)約42％的電功率。
另外的兩個(gè)實(shí)施例是一個(gè)50瓦和一個(gè)65瓦的鹵素?zé)簦ぷ麟妷阂彩?2伏，不同之處僅在于燈泡剖面的橢圓參數(shù)和螺旋燈絲參數(shù)。結(jié)構(gòu)和圖1的相似。下表分別列出三個(gè)實(shí)施例的額定參數(shù)。表三個(gè)不同電力消耗的鹵素?zé)舻臒襞輩?shù)和螺旋燈絲參數(shù)對(duì)比表35瓦 50瓦 65瓦長(zhǎng)半軸a(mm) 7.47.78.0短半軸b(mm) 6.36.56.6螺旋燈絲長(zhǎng)度 3.07 3.75 4.02wl螺旋燈絲直徑 1.87 1.97 2.32wr(mm)螺旋燈絲螺距 243297346(μm)螺旋燈絲直徑 152185216(μm)
權(quán)利要求
1．白熾燈(9)，特別是鹵素白熾燈，具有一個(gè)由橢球形部分外形的縱軸形成的、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的燈泡(2；10)，在其壁面上涂有IR光反射涂層(14)，在燈泡(2；10)內(nèi)的軸線上設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的發(fā)光體(4；15)，后者通過兩根導(dǎo)電引線(16a,16b)支持，引線(16a,16b)在燈泡(10)的一端或兩端通過一個(gè)、有時(shí)通過兩個(gè)氣密密封口(12)向外引伸，其特征在于燈泡(2；10)的橢球形部分的外形是通過一個(gè)橢圓剖面(3)形成的，剖面的長(zhǎng)半軸a及其焦軸(F1F2)處在垂直于縱軸，即垂直于燈泡(2；10)的旋轉(zhuǎn)軸(RA)的位置上。
2．如權(quán)利要求1的白熾電燈，其特征在于，生成部分外形的橢圓剖面(3)的長(zhǎng)半軸長(zhǎng)于燈泡(2；10)的最大半徑R，即a＞R。
3．如權(quán)利要求2的白熾電燈，其特征在于長(zhǎng)半軸的長(zhǎng)度處于R＜a＜R+5·wr的范圍以內(nèi)，式中，R和wr代表燈泡(2；10)的最大半徑或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱發(fā)光體(4；15)的最大半徑。
4．如權(quán)利要求3的白熾電燈，其特征在于長(zhǎng)半軸a的長(zhǎng)度處于R+wr≤a＜R+3·wr的范圍以內(nèi)。
5．如權(quán)利要求1、2或者3的白熾電燈，其特征在于燈(9)的外表面上涂有涂層(14)，涂層覆蓋燈泡(10)以及一個(gè)或多個(gè)封口(12)的一部分。
6．如上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的白熾電燈，其特征在于形成部分外形的橢圓剖面(3)的短半軸的長(zhǎng)度處于下列范圍以內(nèi)wl/2＜b＜3·wl，式中wl表示發(fā)光體(4；15)的長(zhǎng)度值。
7．如上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的白熾電燈，其特征在于當(dāng)燈泡(10)的一端有封口(12)時(shí)，發(fā)光體是通過一個(gè)螺旋燈絲(15)實(shí)現(xiàn)的，其導(dǎo)電引線(16b)背離封口穿回到螺旋燈絲(15)之中。
8．如上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的白熾電燈，其特征在于燈泡(10)至少在一端有燈頸(11)，后者至少要盡可能緊密裹住一根導(dǎo)電引線(16a；16b)，并在背離燈泡的一端經(jīng)氣密密封。
全文摘要
白熾燈,特別是鹵素白熾燈(9),具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的燈泡(10)和IR光反射涂層(14),其部分外形呈橢球形。燈泡的橢球形外形是通過一個(gè)橢圓剖面形成的。其長(zhǎng)半軸a及其焦軸處于垂直于縱軸、即垂直于燈泡(10)的旋轉(zhuǎn)軸的位置上,其長(zhǎng)度長(zhǎng)于燈泡的最大半徑R。長(zhǎng)半軸a的長(zhǎng)度最好是處于R< a< R+5·w
文檔編號(hào)H01K1/32GK1216155SQ98800047
公開日1999年5月5日 申請(qǐng)日期1998年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月20日
發(fā)明者U·賓德爾, S·米勒爾 申請(qǐng)人:電燈專利信托有限公司