專利名稱：反光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反光燈，該反光燈包括一個(gè)玻璃的反射器體，它具有一個(gè)縱向軸，一個(gè)基部，一個(gè)確定上述反射器體光輻射口徑的圓環(huán)和一個(gè)由基部延伸到反射器圓環(huán)的內(nèi)反射器表面。
一個(gè)固定在上述圓環(huán)上的玻璃透鏡，一個(gè)位于上述反射器內(nèi)的光源，和一個(gè)在上述內(nèi)反射器表面上的反光鍍層。
可以從例如美國(guó)專利US-A 3.010.045中了解這類燈。
開頭部分所述的反光燈現(xiàn)在市場(chǎng)上有售，被稱為鋁化拋物面反光(PAR)燈。在PAR燈中反射層由鋁構(gòu)成，光源通常是一個(gè)白熾燈絲和一個(gè)鹵素管。即在泡殼中有一個(gè)白熾體和產(chǎn)生鹵素氣體的鹵素容器。透鏡和反射器體通常是硼硅硬玻璃制的。它們之間一般用火焰封接法熔合在一起。這里“熔合”是指反射器體和透鏡間通過諸如火焰熔封這樣的高溫方法將各部件的玻璃熔化在一起形成的密封接頭。此外也可將兩個(gè)部件由環(huán)氧樹脂這樣的粘合劑粘合在一起形成接頭，也可用半熔玻璃制作氣密接頭。
作為世界性的追求更加節(jié)能的照明的一部分，近來美國(guó)政府立法(一般指國(guó)家能源政策法案“EPACT”)已制定了包括拋物面鋁化反光燈在內(nèi)的多種常用燈的效率值。這些最小的效率值在1995年開始生效后，只有那些符合效率標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才容許在美國(guó)銷售。已對(duì)不同功率的PAR-38型白熾燈制定了效率值。例如，51-66瓦燈必須達(dá)到11流明/瓦，67-85瓦的燈必須達(dá)到12.5流明/瓦，86-115瓦的燈必須達(dá)到14流明/瓦，在116-155瓦范圍內(nèi)的燈必須達(dá)到14.5流明/瓦。
目前在市場(chǎng)上具有鋁反射層和白熾燈絲的PAR-38型燈，其效率值不能滿足EPACT的最低效率標(biāo)準(zhǔn)。例如，典型的150瓦的PAR-38型燈只提供10-12流明/瓦(初始值)和2000小時(shí)的壽命。為傳統(tǒng)的鋁化反射器體設(shè)計(jì)一種能達(dá)到EPACT標(biāo)準(zhǔn)的燈絲是可能的。但是，那種燈絲將大大降低燈的壽命(例如，大致為800-1200小時(shí))，考慮到現(xiàn)在傳統(tǒng)的PAR燈可以達(dá)到1800-2000小時(shí)的壽命，這種燈絲在商業(yè)上是不能接受的。
如所周知，美國(guó)專利2,123,706所指出的，銀比鋁反射率高。但是，一個(gè)不利之處是銀的價(jià)格比鋁貴。第二，不能直接用銀代替鋁。在把透鏡固定到反射器的過程中，為了在兩塊玻璃之間產(chǎn)生可靠的、穩(wěn)固的連接和制造完全回火的燈泡，必須使透鏡和反射器體經(jīng)受不同的溫度時(shí)間處理。特別是，在用熔封或熔接玻璃法以得到為保護(hù)對(duì)氧氣敏感的光源所必須的封接的情況下，溫度很高。當(dāng)由銀層代替了傳統(tǒng)的反射器內(nèi)表面的鋁層后，在連接透鏡和反射器體的常用的加熱過程中將對(duì)圓環(huán)區(qū)域產(chǎn)生相當(dāng)大的損壞。被損壞的區(qū)域的反射率大大降低，成為散射光源，并容許光線從反射器體的后面跑出。對(duì)顧客來說，被損壞部分在外觀上也很難看，因?yàn)榭梢酝ㄟ^反射器體或透鏡從反射器的外面看到其損壞。
也可用復(fù)合多層介質(zhì)鍍層，比如二向色的作為鋁的替代品，它具有比鋁高得多的反射率，但它們具有嚴(yán)重的缺陷對(duì)生產(chǎn)者來說太昂貴了。其它的選擇包括使用別的金屬層，它可以用和鋁一樣的方式使用，比如用氣相或化學(xué)淀積，以保持價(jià)格低廉，一種合適的材料是具有比鋁高大約8％的反射率的銀。但是，美國(guó)專利3,010,045指出，銀不能使用在硬玻璃透鏡和硬玻璃反射器體熔合在一起的燈中。在相對(duì)高溫下，銀層會(huì)變色、脫落，反射表面會(huì)受到影響。
根據(jù)美國(guó)專利3,010,045，使用環(huán)氧樹脂來連接透鏡和反射器，以避免因使用氣體火焰而在透鏡/圓環(huán)區(qū)引起的相對(duì)高溫。但是，環(huán)氧樹脂密封有很多不利之處這包括室溫下較長(zhǎng)的硬化時(shí)間，在硬化期間因?yàn)榄h(huán)氧樹脂的變化和環(huán)境(比如溫度、濕度)條件的不同形成不同的密封強(qiáng)度，必須采取額外的測(cè)量以確保由環(huán)氧樹脂產(chǎn)生的氣體在成品燈中已被完全抽走。并且密封質(zhì)量通常比傳統(tǒng)的熔融玻璃密封要低。已經(jīng)知道在燈受高溫影響情況下，比如在高帽固定時(shí)，環(huán)氧樹脂密封將失效。因此，環(huán)氧樹脂密封商業(yè)上最多是用于以燈絲密封在一個(gè)獨(dú)立的氣密管中的鹵素?zé)糇鳛楣庠吹臒糁小?br> 據(jù)此，本發(fā)明的目的是在不減低燈的壽命的情況下提高PAR型反光燈的發(fā)光效率。
以上目的已在開頭部分描述過的那類反光燈中實(shí)現(xiàn)了，其特征是反射層包括兩層，第一層從上述圓環(huán)處延伸到基部，第二層從和上述圓環(huán)隔開的一個(gè)軸向位置延伸到上述基部，第二反射層基本上由銀構(gòu)成，而第一反射層基本上由銀以外的材料構(gòu)成。
根據(jù)發(fā)明的特征，通過在光源后面的基部和在側(cè)面圍繞光源部分的反射區(qū)域使用銀層，和通過把銀與受熱影響的圓環(huán)區(qū)域隔開避免它容易損壞這一不希望的特征，從而使銀的高反射率得以用來提高發(fā)光效率。在圓環(huán)區(qū)域使用抗熱性更高但反射率相對(duì)低的金屬，比如鋁。這種安排，其效率比用銀覆蓋反射器體100％表面區(qū)域更高。甚至比在圓環(huán)附近的銀覆蓋在一層鋁上其效率也更高。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第一種反射材料是鋁，作為第一層從圓環(huán)處一直延伸到基部，銀作為第二層設(shè)置在第一層鋁上。這樣，通過使用在燈生產(chǎn)過程中已經(jīng)使用的完全鋁化的反射器，可以簡(jiǎn)化燈的生產(chǎn)。只要接著在鋁化的反射器上與圓環(huán)在軸向隔開的部分上覆蓋銀層即可。它還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即從反射器的外觀看，只有一層。如果是鋁，用戶已經(jīng)通過傳統(tǒng)的PAR燈而熟悉了。選擇不要用鋁層覆蓋整個(gè)反射器表面，也是可行的。但是，這也需要其它層代替鋁層覆蓋反射器，從而，在反射器體外部將看到不同的兩層之間的界線。
這些和其它的有助于提高反光燈效率的發(fā)明優(yōu)點(diǎn)，可以參照?qǐng)D和下面的詳細(xì)說明而變得明顯。


圖1，本發(fā)明的一種反光燈的局部剖視圖。
圖2，110瓦的白熾PAR燈的流明效率與銀覆蓋的反射表面所占百分比的關(guān)系圖。
圖1是一種PAR反光燈，有一反射器體2和透鏡10，均為玻璃的，這里是硼硅硬玻璃。反射器體包括一基部4，一限定反射器體的光發(fā)射口的圓環(huán)5，由基部延伸到反射器體圓環(huán)的內(nèi)反射表面6。在所示的燈中，內(nèi)反射表面是拋物面狀的。在圖中，對(duì)應(yīng)的透鏡圓環(huán)12以氣密方式和反射器體圓環(huán)5熔合。
在反射器體內(nèi)部有一以20表示的光源，光源包括由引入線24、25固定的白熾燈絲22，引入線24、25由絕緣架29連接。燈絲架和各自的金屬箍26、27焊接在一起，并且和在螺旋型底部28上的各自的電觸點(diǎn)連接。
由反射器體和透鏡圍成的密封空間，充有約一個(gè)大氣壓的由80％氪和20％氮組成的氣體。這種氣體混合物比通常用于PAR燈的50％氬和50％氮的充氣氣體要重。這就是說，它的流動(dòng)性不如傳統(tǒng)的混合物，因而對(duì)燈絲的冷卻也少些。必須指出，當(dāng)充氣氣體中氪的百分比超過80％時(shí)，將大大增加燈絲支架間電弧放電的可能性。因此，對(duì)于氪—氮充氣氣體，80％的氪和20％的氮的比例是最佳的。其它重量超過50％的氬和50％氮的混合氣體也是合適的。比如，60％氬、10％氪和30％氮組成的混合氣體。
由反射表面6包括一個(gè)反射層7，它從金屬箍26、27附近的基部表面4a延伸到反射器圓環(huán)5，用來以一種所需的光線模式通過透鏡10導(dǎo)出燈絲22發(fā)出的光線。在市場(chǎng)上買得到的PAR燈中，反射層常用的只是一層鋁，由公知的化學(xué)或氣體沉積技術(shù)沉積，厚度大約0.1-0.3微米。正如前面已指出的，傳統(tǒng)的PAR構(gòu)造的效率明顯低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，比如對(duì)于150瓦的燈，傳統(tǒng)的PAR燈只有10-12初始流明/瓦在2000小時(shí)額定壽命，相比之下，標(biāo)準(zhǔn)要求150W燈為14.5流明/瓦。
上述的有關(guān)充氣氣體的方法增加了燈的效率，但是仍舊不能滿足規(guī)定的效率標(biāo)準(zhǔn)。
在圖1所示的燈中，由反射層7包括第一層鋁反射層8和與從圓環(huán)隔開一定距離處開始延伸到反射器基部的第二層銀反射層。在所示的燈中，鋁作為第一層覆蓋在整個(gè)反射器表面，而銀作為第二層覆蓋在鋁之上。這樣做的有利之處在于，可利用已經(jīng)在傳統(tǒng)的PAR燈生產(chǎn)中使用的有一個(gè)完整的鋁層的反射器，這樣，只要在其隔開圓環(huán)的部分覆蓋一層銀。因此，生產(chǎn)中所需進(jìn)行的改變最少。從外觀上看，和完全覆蓋鋁的反射器外觀統(tǒng)一，和傳統(tǒng)的燈一模一樣，易于被顧客接受。
圖2表示根據(jù)圖1的有一個(gè)完整的第一鋁層的110瓦燈的效率和覆蓋銀的反射表面所占百分比的關(guān)系。該燈有一個(gè)120伏的線圈，其充氣氣體為80％氪/20％氮，8×104帕托。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反射器和透鏡是熔封的時(shí)候，用銀覆蓋整個(gè)反射表面區(qū)域100％時(shí)，效率不如使用僅在圓環(huán)附近的軸向部分覆蓋鋁的反射器。如圖2所示，當(dāng)銀覆蓋反射器的大約40％-65％的表面時(shí)，效率達(dá)到最大值。
這樣的結(jié)果是因?yàn)?，通過觀測(cè)，在圓環(huán)附近區(qū)域有一層銀覆蓋一層鋁的情況和該區(qū)域只有鋁相比，在熱處理后產(chǎn)生程度更深的裉色，成為暗棕色或黑棕色區(qū)域。銀/鋁層的裉色區(qū)域比單一的鋁層吸收更多的光線，因?yàn)楹笳叩耐噬潭炔蝗缜罢呱睢?br> 對(duì)于具有熔合透鏡設(shè)計(jì)而言，用兩種材料組成反射器表面的有利之處可以應(yīng)用于其它的光源。因此，光源是鹵素管或HID弧光管，比如在金屬鹵化物或者高壓鈉弧光管的反光燈中，使用這種反射表面，也會(huì)相應(yīng)提高其效率。另外，被銀覆蓋的反射器表面的百分比會(huì)有所不同。
雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鋁在透鏡圓環(huán)密封區(qū)域能起到最好的作用，其它，對(duì)高溫區(qū)域有相似的耐熱性能的材料，比如鋁合金也可以在生產(chǎn)過程中使用。
權(quán)利要求
1.一種反光燈，包括一個(gè)由玻璃材料制成的反射器件(2)，它具有縱向軸，基部(4)，界定上述反射器體光輻射口徑的圓環(huán)(5)，從基部延伸到反射器圓環(huán)內(nèi)反射器表面(6)，一個(gè)固定到上述圓環(huán)的玻璃透鏡，一個(gè)位于上述反射器體內(nèi)的光源(20)，和一個(gè)覆蓋在上述內(nèi)反射器表面(6)上的反射層(7)，其特征在于上述反射層(7)由從上述圓環(huán)(5)延伸到上述基部(4)的第一層(8)和與圓環(huán)隔開一個(gè)軸向距離處延伸到上述基部(4)的第二層(9)組成，上述第二層(9)基本上由銀構(gòu)成，上述第一層(8)基本上是由一種除銀之外的其它材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反光燈，其特征在于，上述的第一層從上述圓環(huán)起完全延伸到上述基部，所述的第二層是覆蓋在上述第一層材料上的一層銀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反光燈，其特征在于，上述的第一層主要由鋁構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反光燈，其特征在于，上述的光源是一白熾燈絲和由上述反射器體和上述透鏡圍成的空間，該空間充有大約80％氪和20％氮的氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的反光燈，其特征在于，上述的第二層覆蓋了大約40％到大約65％之間的反射器表面區(qū)域。
全文摘要
一種具有一個(gè)固定到玻璃反射器體的玻璃透鏡的反光燈，反射器體的內(nèi)反射器表面包括一反射層，它具有一個(gè)從圓環(huán)延伸到反射器體基部的第一層和從與圓環(huán)有一距離處延伸到反射器體基部的第二層。第二層是一層銀，第一層是一層除銀之外的材料，比如鋁。銀層與圓環(huán)隔開比銀層覆蓋整個(gè)反射器表面能得到更高的效率。
文檔編號(hào)H01K1/00GK1137328SQ95191060
公開日1996年12月4日 申請(qǐng)日期1995年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月9日
發(fā)明者J·舍帕德, D·伍華德, J·辛納利, D·施里弗, W·波伊斯, E·克恩 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司