專利名稱:白熾燈管的制作方法
本發(fā)明涉及的是提高了發(fā)光效率的白熾燈管的構(gòu)造。
本發(fā)明人等曾提出一種管形透明白熾燈，它包含一層在燈管的內(nèi)、外面中至少一面上所形成的允許可見光透過和將紅外線反射的膜，該膜由具有高、低不同折射率的層交替疊在一起的疊層組成。疊層分別為二氧化鈦(TiO2)和二氧化硅(SiO2)，該燈管還包含一個在它中心縱向安裝的鎢絲。
只是從白熾燈管的燈絲發(fā)出的可見的光輻射，才能穿過紅外線反射膜，透到外部，而紅外輻射被紅外線反射膜反射，送回到燈絲，使燈絲進一步變熱，因此顯著地提高了白熾燈的效率。
這種常規(guī)的紅外線反射膜實質(zhì)上形成了一個 1/4 波長(入)的干涉濾光器，之所以這樣設計，是為了使得最大反射波長入與在燈絲的紅外輻射能量分布中的峰值波長(大約1微米)相一致。
結(jié)果，燈的發(fā)光效率不理想，因為既然接近紅外輻射的反射率相當高，所以可見光的透射率就不足以考慮了。
本發(fā)明的目的是提供一種進一步提高了發(fā)光效率的白熾燈管，其手段是盡可能地同時增強在燈炮外側(cè)和內(nèi)側(cè)的任一面(或兩面)上所形成的允許可見光透射和對紅外線反射的膜對紅外線的反射率和對可見光的透射率。
本發(fā)明的要點在于對紅外光的反射率和對可見光的透射率都得到了提高，其方法是依靠形成一組高折射率層，每層的光膜厚度范圍為0.21至0.31微米，以及一組低折射率層，其最上層的光膜厚度范圍為 1/2 ×0.21至 1/2 ×0.31微米，即從0.105至0.150微米，其中至少一層是從2×0.21至2×0.31微米，即從0.42至0.62微米，其余各層從0.21至0.31微米。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的白熾燈管的一種實施例的縱向剖視簡圖。
圖2是根據(jù)圖1所示的實施例的基本部分或多層膜的簡略放大圖。
圖3和圖4根據(jù)常規(guī)的實施例和本發(fā)明的最佳實施例，分別示出了紅外線反射膜光特性譜。
現(xiàn)在詳細地參照圖1所示的根據(jù)本發(fā)明的“鹵素”燈的最佳實施例，(1)代表一個直的透明石英玻璃燈管，(2)代表形成在燈管(1)的外表面的可見光穿透和紅外線反射膜。
(3)和(3)每一都表示燈管(1)的燈頭壓實和密封部分，(4)和(4)每一都表示埋在密封部分(3)內(nèi)的鉬鉛箔，(5)和(5)每一都表示插入在燈管(1)內(nèi)的內(nèi)部導線。
(6)代表跨接在內(nèi)部導線(5)和(5)并沿燈管(1)中心軸安裝的螺旋式鎢燈絲，(7)和(7)每一都代表支撐燈絲(6)的支架，(8)和(8)每一都代表安裝在密封部分(3)末尾的端子，并且連接到鉛箔(4)上。管形燈內(nèi)充滿了如氬氣這樣的惰性氣體以及所需要的一定量的鹵素材料。
如圖2所表示，前面提到的允許可見光透過和對紅外線反射的膜是由許多疊層構(gòu)成的，其中兩種不同種類的層交替相疊一種是高折射率層(2H)，由如二氧化鈦(TiO2)，五氧化二鉭(Ta2O5)，二氧化鋯(ZrO2)或硫化鋅(ZnS)這樣的材料構(gòu)成;另一種是低折射率層(2L)，由如二氧化硅(SiO2)或氟化鎂(MgF2)這樣的材料構(gòu)成。
每一高折射率層(2H)的光膜厚度范圍為0.21至0.31微米。
最上層的低折射率層(2L)的光膜厚度范圍為 1/2 ×0.21至 1/2 ×0.31微米，即從0.105至0.150微米，其余層里至少有一層的光膜厚度范圍為2×0.21至2×0.31微米，即從0.42至0.62微米，其余層里任一層的光膜厚度從0.21至0.31微米。附帶說明，“光膜厚度”是指實際的膜厚值乘以折射率。
為了形成這種紅外光反射膜(2)，首先必須在燈絲(6)和其他密封部分安裝完畢并且將所需要的一定量的鹵素材料與惰性氣體一起密封在燈管中之后，排出存在燈管中的空氣。
除此以外，還必須準備下述兩種溶液一種是鈦化合物溶液，控制鈦的含量占重量的2%至10%，把有機鈦化合物如鈦酸四異丙酯溶解在有機溶劑中，使其粘度約為2.0厘泊(cps);另一種是硅化合物溶液，控制硅的含量占重量2%至10%，把有機硅化合物如硅酸乙酯溶解在有機溶劑中，使其粘度約為1.0厘泊(cps)。
上述密封燈管首先在恒溫恒濕的大氣條件下，浸入鈦化合物溶液并以預定的速度取出，接下來是在空氣中的干燥過程和在600℃的溫度中進行五分鐘的燒結(jié)過程，這樣便形成了高折射率層(2H)。
然后，再將涂有高折射率層(2H)的密封燈管在恒溫恒濕的大氣條件下浸入硅化合物溶液并以預定的速度取出，接下來是在空氣中的干燥過程和在600℃的溫度中進行五分鐘的燒結(jié)過程，這樣便在前面所提到的高折射率層上緊接著形成了低折射率層(2L)。
以上述的方法，高折射率層(2H)和低折射率層(2L)交替、連續(xù)地生成，直至達到預定的疊層數(shù)目。調(diào)整前述兩種溶液的粘度或金屬含量，就能夠適當?shù)乜刂七@些層(2H和2L)的光膜厚度。
現(xiàn)在將說明這一白熾燈管的工作狀況。
當合適的電壓加到端子(8)和(8)兩邊從而點亮電燈時，燈絲被流經(jīng)其中的電流加熱至白熾化，產(chǎn)生可見光輻射，同時也產(chǎn)生大量的紅外線輻射。
從燈絲產(chǎn)生的光輻射中，可見光按波長排列穿過紅外線反射膜(2)，透射到外面。而紅外輻射被膜(2)反射，送回燈絲，增強白熾化。結(jié)果，對一定大小的流經(jīng)燈絲的實際電流而言，可見光的輻射量顯著增加，亦即極大地提高了發(fā)光效率。
當然，這樣一種燈管結(jié)構(gòu)，為了保持高效率，膜(2)的可見光透射率應盡可能高，并且紅外線特別是接近紅外線的光的反射率，也應盡可能高。
同一層紅外線反射膜(2)的可見光的透射率和對紅外線的反射率是絕不能相互兼顧的，即一項指標提高了，必然導致另一項指標降低。
根據(jù)本發(fā)明的原則，如前所述，每一高折射率層(2H)的光膜厚度范圍定為0.21至0.31微米，即為接近紅外線的波長范圍。
而且，每一低折射率層(2L)的標準的或主要的光膜厚度具有同樣的范圍，即0.21至0.31微米，除此以外，某些層的厚度定為標準厚度的兩倍，即0.42至0.62微米，且最上層的厚度定為標準厚度的二分之一，即0.105至0.150微米。
結(jié)果，紅外線反射率、特別是接近紅外線反射率和可見光透射率，二者都顯著地得到了提高，極大地提高了燈管效率。
表1表示同常規(guī)結(jié)構(gòu)實例比較，根據(jù)本發(fā)明的紅外線反射膜(2)的幾個具體結(jié)構(gòu)實施例。
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表1
注1、層號是從底部算起，即從最接近燈管表面的層算起。
2、雖然為了簡便起見，表1中對應于第三或更高次序?qū)拥钠鏀?shù)層(所有都是2H)的規(guī)格被省略了，但它們的光膜厚度范圍都為d，即標準厚度范圍。
3、對所有的光膜厚度的標準尺寸單位為d，即在0.21至0.31微米范圍內(nèi)的某個任意值。
圖3和圖4示出了根據(jù)常規(guī)的實例和本發(fā)明改進了的實施例畫出的多層膜的光學特性曲線圖。
在兩個圖中，波長(nm)和光透射率(%)分別作為橫坐標和縱坐標。
圖3中，曲線AⅠ和AⅡ分別繪出了根據(jù)本發(fā)明的實施例Ⅰ和Ⅱ的多層膜的光譜透射率;而曲線BⅠ和BⅡ會別繪出了常規(guī)實例Ⅰ和Ⅱ的光譜透射率。
同樣，在圖4中，曲線AⅢ和AⅣ分別繪出了根據(jù)本發(fā)明的實施例Ⅲ和Ⅳ的光譜透射率;而曲線BⅠ和BⅡ分別繪出了前述的常規(guī)實例的光譜透射率。
表2是對額定電壓為100V、功率為500W，結(jié)構(gòu)如圖1所示的“鹵素”燈管的光照特性進行此較而得到的研究結(jié)果，這些燈管采用了根據(jù)常規(guī)實例和由本發(fā)明改進了的實施例的紅外線反射膜(2)。
表2
注1、“可見光透射率”指被發(fā)光效率校正的可見光(380-780nm)的透射率。
2、“紅外線”指光譜范圍從800至大約2500nm的光輻射。
3、“發(fā)光效率”指一相對值，通?！懊髁恋摹彪姛舻陌l(fā)光效率取作100%。
從表2中可以明顯地看出，根據(jù)本發(fā)明的實施例，在燈管上形成的任何一種紅外線反射膜，不但在可見光透射率而且在紅外線反射率方面，都優(yōu)于任何一種常規(guī)實例。而且，反射率的峰值在接近紅外線的范圍之內(nèi)。這些特點大大提高了發(fā)光效率。
根據(jù)前面提到的本發(fā)明的實施例，兩倍于標準光膜厚度的低折射率層是作為最內(nèi)層或相對內(nèi)層的低折射率層處理的。
然而已經(jīng)證明，即使這一層作為外層處理，仍能得到很好的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，在紅外線反射膜(2)中，作為層2H和2L的厚度的標準尺寸單位的d可以或多或少地在這些層中變化，在這種情況下，變化范圍仍保持在0.21至0.31微米之間。
而且，在燈管的內(nèi)部形成紅外光反射膜(2)是毫無異議的，因為燈管至少有一層被多層膜(2)覆蓋。進而，即使選擇了厚度的低折射率層被放在一號高折射率層和燈管表面之間，本發(fā)明的效果仍保持不變。
也已經(jīng)證實，燈管可以是T形或任何幾何形狀，只要從這些紅外線反射層反射過來的紅外線能被回送到燈絲上去。
不用說，本發(fā)明還能用于普通的燈泡。
根據(jù)本發(fā)明制造的白熾管包括一層允許可見光透射和對紅外線反射的膜，該膜由在管形透明燈的外、內(nèi)面中至少一面上形成的具有高、低不同折射率的層交替疊在一起的疊層組成。其中任一高折射率層的光膜厚度范圍為0.21至0.31微米，最上層低折射率層的光膜厚度范圍為 1/2 ×0.21至 1/2 ×0.31微米，其余層中至少有一層的光膜厚度范圍為2×0.21至2×0.31微米，并且任何其余層的光膜厚度范圍為0.21至0.31微米。
這種燈管結(jié)構(gòu)不但提高了紅外光反射膜的可見光透射率，而且也提高了它的紅外線反射率，并且反射光的光譜能量分布的峰值已接近紅外線范圍，結(jié)果提高了發(fā)光效率。
權利要求
1.一種白熾燈管，包括一層允許可見光透射和對紅外線反射的膜，該膜由在管形透明燈的內(nèi)、外面中至少一面上形成的高、低折射率層交替疊在一起的疊層組成；沿所說的燈管縱軸中心安裝的鎢絲制成的燈絲；其中任一高折射率層的光膜厚度范圍為0.21至0.31微米，最上層低折射率層的光膜厚度范圍為 1/2 ×0.21至 1/2 ×0.31微米，至少有一低折射率層的光膜厚度范圍為2×0.21至2×0.31微米，并且任何其它低折射率層的光膜厚度范圍為0.21至0.31微米。
2.根據(jù)權項1的一種白熾燈管，其中所說的低折射率層中的光膜厚度范圍為2×0.21至2×0.31微米的所說的至少一低折射率層，被相對地放在多層膜的較低層面上。
3.根據(jù)權項1的一種白熾燈管，其中光膜厚度范圍為2×0.21至2×0.31微米的所說的至少一低折射率層，被相對地放在多層膜的較高層面上。
4.根據(jù)權項1的一種白熾燈管，其中光膜厚度范圍為2×0.21至2×031微米的所說的至少一低折射率層，被相對地放在多層膜的較低層面和較高層面上。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種白熾燈管，它包括一層允許可見光透射和對紅外光反射的膜。該膜由在管形透明燈的內(nèi)層和外層中至少在其中之一形成的高、低折射率層交替疊在一起的疊層組成。其中任一高折射率層的光膜厚度范圍為0.21至0.31微米。最上層低折射率層的光膜厚度范圍為×0.21至×0.31微米，至少有一低折射率層的光膜厚度范圍為2×0.21至2×0.31微米，并且任何其余低折射率層的光膜厚度范圍為0.21至0.31微米。
文檔編號H01K1/28GK85104715SQ85104715
公開日1987年3月25日 申請日期1985年6月19日
發(fā)明者川勝晃, 渡邊力, 弓削洋二 申請人:株式會社東芝導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan