专利名称：有反射涂层的白炽灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种白炽灯，特别涉及按照本发明权利要求主项1的一种有IR反射层的卤素白炽灯。
这种灯既可以作为普通照明之用，也可以，例如，配上一个反射器在投光技术中使用。
灯泡的旋转对称形状与涂在其内表面和/或外表面上的IR光反射层(以下简称IR涂层)相配合，就可以将发光体发射的大部分IR光能量反射回去。由此所取得的提高灯效率的结果一方面可以使升高发光体温度的电功率消耗恒定，从而加大电流流量。另一方面，能以较小的电功率消耗产生规定的电流，达到“节能效果”。另一个值得追求的效果是由于IR涂层的作用，使穿过灯泡向外发射的IR光能量明显降低，从而也使周围环境受热的程度较之通常白炽灯的有明显降低。
由于IR涂层的不可避免的吸收损耗，使灯泡内部的IR光部分的能量密度随着反射指数而降低，结果使白炽灯的效率也随之降低。因此，提高效率所能达到的程度要取决于为使单IR光部分回射到发光体上所需反光系数降低的程度。为达到此目，特别要制成有IR涂层的灯泡。现有技术这种灯的实例在US-PS4160929、EP-A0470496、DE-OS3035068、DE-OS4420607中有所发表。在US PS4160929中说明，为了使灯效率最佳化，必须使发光体的几何形状与其灯泡相适配。另外，应将发光体尽可能准确地设在灯泡的光学中心处。从而使来自发光体表面的光前在不受干扰的状态下被反射回去。结果使像差损耗降低到最小程度。例如，一个球形灯泡在理想状下还应该备有一个设在中心位置上的球形发光体。因此，由于螺旋灯丝的形状要受到为此惯用的钨丝有限的延展性的约制，就只能在极少的场合下使用。对于一个球体来说，仅只建议采用粗略近似、但却实际可行的色子形状的螺旋灯丝。在另一个实施例的形状中，则建议将螺旋灯丝设在最大直径的中点上。对一个椭球形的灯泡来说，建议在椭球体的两个焦点上各设一个发光体。
在EP-A0470496中，发表一种具有一个球形灯泡的灯，在灯泡的中心设有一个圆柱形的发光体。在文中说明，由于发光体偏离理想球形而产生的效率损失可以通过下列的先决条件约制在一个可接受的尺度。即，必须仔细调整泡体直径、发光体直径和长度彼此之间的相对关系，使其处于公差范围之内；或者必须使发光体直径肯定小于(偏小系数0.05)灯泡直径。另外还提供一种焦轴处于长形发光体轴线上的椭球形灯泡。
DE-OS3035068对于减低上一个实施例形状中的不可避免像差的方法提供说明。其中将椭球形灯泡的两个焦点设在圆柱发光体的轴线上，并且与其每个端点保持规定距离DE-OS4420607最后发表了一种具有一个做成椭球形或者接近于椭球形的桶形体的灯泡的卤素灯，上面涂有IR涂层。在桶形体中的椭球体、或者是接近椭球体的部分是通过一个椭圆剖面形成的。其短半轴b处于垂直于灯的纵轴(即灯泡的旋转轴)的位置上。此外，形成的椭球体的短半轴小于灯泡直径的D/2，并且向旋转轴平行移位到发光体半径的d/2左右处，结果形成桶形体。发光体的长度大约相当于由椭圆剖面形成的两个焦点的距离。此外，发光体在灯泡中的设置方式，如纵向剖面图中所示，要使两个焦点与发光体相应的角点近似重叠。总之，要借此使对螺旋灯丝的不均匀加热的缺点得以解决。再者，采用这种解决方法的缺点是改进灯效率的可行性在极大的程度上要取决于灯泡内发光体的尺寸和设置位置。
发明描述作为本发明基础的目的是为了消除上述的缺点，提供一种白炽灯，其特征在于通过使发射的IR光高效反射到发光体上而达到一个高效率。另外，正象低压-卤素白炽灯所追求的那样，应该能够在高照明密度下使灯的结构紧凑。
这个目的按照本发明通过权利要求1的特征得以解决。本发明的其他的有利特征如从属权利要求所述。
现参照图1对本发明进行说明。该图所示是结构原理的示意图，并且绘出几个为理解本发明所需的主要尺寸。另外，图中所示是一个椭圆1，其长半轴和短半轴为a及b，两个焦点为F1和F2。
按照本发明，旋转对称灯泡2(粗略示意，为简化起见，未绘出导电引线及封口)的外形基本上是在椭球1上剖出的一个椭圆剖面3(图1中是用较粗的线绘出的)。所剖的椭圆剖面3是这样特意选定的，既要使长半轴a处在垂直于灯泡2的旋转轴RA的位置上。具有旋转对称，例如，圆柱形外形的发光体4(在纵向剖面示意图1中所示是四边形)是设在灯泡2内的中心轴上。于是，焦轴-F1F2(是在剖面3中两个焦点F1、F2之间的连接线)处在垂直于灯泡2的旋转轴线RA的位置上。剖面的长半轴较大于灯泡2的半径。于是，灯泡2就不再是一个“真正的”旋转椭球形。令人惊喜地看到，通过扬弃了迄今为止的理论，使灯效率得以明显提高；发光体4得以较为均匀加热。
关于高效率的方面，业经证明，如果从R＜a＜R+5·wr的范围内、特别是从R+wr≤a＜R+3·wr的范围内选取长半轴a的长度，则更为有利。式中，R和wr代表灯泡2的最大半径或圆柱形或近似圆柱形发光体4的半径。剖出的椭圆剖面3的短半轴b的长度约为发光体4长度的两倍。
通过与图2a和2b的原理示意图对比，技术水平的差别明显可见。图2a基本上相当于DE-OS3035068的情况。图中示出一个椭球形灯泡5，发光体6在其中的配置方式使旋转椭圆体的两个焦点F1和F2与发光体6的两端重叠。结果使焦轴F1F2的配置方式与本发明不同，与灯泡5的旋转轴RA平行。
后一个图2b所示是DE-OS4420607的情况。图中的灯泡7做成椭球形或接近于椭球形的桶形体。由该示意剖面图可见，有两半个用两条直线段彼此连接在一起的椭球形。从而使两半个椭球中的焦点对F1,F2和F’1，F’2与发光体8的角点重叠。图中的焦轴F1F2和F’1F’2，仍然与本发明不同，是处在与灯泡的旋转轴线平行的位置上。
除了提高效率之外，本发明的一个优点是同样还能提高均匀度，借此可以将螺旋灯丝的IR光反射回来。从而能够避免可能会提前损坏螺旋灯丝的局部过热。另外的优点是灯功率改善的可行性受约制程度较小，不会象DE-OS4420607那样，在生产过程中要受发光体在灯泡中的设置位置的约制。
发光体是采用设在轴线上的单根或多根钨丝。螺旋灯丝的几何形状、直径、螺距和长度要取决于其所致力追求的电阻R，而后者又要取决于在既定的供电电压U下所要求的功率消耗P。由于P=U2/R，所以高压(HV)灯的螺旋灯丝一般要比低压(NV)灯所用的长。
发光体用两根引线作导电连接，两者既可以共同从灯泡的一端、也可以分别从灯泡相对的两端通过气密密封向外引出。密封一般采用压封。也可以采用其他的密封技术，例如，压盘熔封。单端封口特别适用于低压(NV)用途。在这种情况下，由于发光体较短，适合于实现尺寸很紧凑的小灯。
如果能够将灯泡壁的大部分作为有效反射面使用，则有利于使灯的效率最佳化。如果将灯泡的一端或者分别将两端走引线的部分做成灯颈，则特别适合于实现上述目的。灯颈尽可能较紧地包围引线，一直延伸到一个封口。有关的详情参阅DE-OS4420607。
灯泡一般充惰性气体，例如，N2、Xe、Ar和/或Kr。其中特别要含有卤素添加物，借以维持钨-卤素循环过程的正常运作，并防止灯泡黑化。灯泡使用一种透光材料，例如，石英玻璃制成。
可以给灯装一个外罩。如果想要特别加强降低向周围环境放射IR光量，也同样可以涂一层IR涂层。
IR涂层可以，例如，采用熟知的干扰抑止滤波层(一般是采用不同折射率的交替界电涂层的结果)的结构。适用的IR涂层的基本配方在EP-A0470496有所说明。
以下参照多个实施例对本发明作详细说明。图中表示图1本发明原理的示意图；图2技术水平示意图；图3一个NV卤素灯的实施例，涂有IR涂层、一个向内部反的螺旋灯丝，以及经过按照本发明优化的灯泡形状。
图3是按照本发明第一实施例中的一个实施例灯9的示意图。这是一个额定电压为12伏、功率为35瓦的卤素白炽灯。它是由一个单端压封做成接近于椭球形的灯泡10构成的。灯泡10椭球形的部分外形是由一个椭圆剖面形成的，其长半轴长7.4mm，位于垂直于灯9的纵轴的位置上。形成的椭圆体的短半轴长6.3mm。灯泡10是用壁厚大约为1mm的石英玻璃做成的。其最大外径为12mm。在灯泡10的第一端形成一个长颈11，其末端是一个压封封口12。其对面的一端是真空泵接口封尖13。在其外表面上涂有一层IR涂层14。涂层是由20层以上的TiO2和SiO2干扰抑止滤波层构成的。IR涂层另外还覆盖压封封口12的一半左右。由于在制造灯泡10的过程中要在椭球形的算定外形的外表面处打印标记，采用这种方式使IR涂层的尺寸形状得以保持特别稳定。另外，通过将IR涂层14延伸到压封封口12的一部分处，使灯泡表面上的各层涂层特别均匀。从而降低色差。灯颈11的长度为2.5mm左右，外径约为6mm。在灯泡10的内部充有6670hPa左右的、按Xe∶N=88∶12比例混合、并掺有200ppm二溴甲烷的氙(Xe)氮(N)混合气体，并且沿轴线装有一个长度为3.07mm、外径为1.87mm的发光体15。发光体15是用直径为152μm的钨丝制成的。钨丝绕成螺距为243μm的单螺旋灯丝。
导电引线16a、b直接由螺旋灯丝形成，用钨铂17a、b在压封封口12内连接。钨铂17a,b的另一端连接在外部插座的插脚18a,b上。第一根导电引线16a以近似平行于灯纵轴并且主要是沿着发光体15外壳的表面引伸。发光体15的第二根导电引线16b向轴线的方向弯折，沿着发光体15的线圈轴的中心线，即在螺旋灯丝里面引伸，一直伸到插座以外的一端。采用这种办法，就能防止由导电引线引起的断电熄灯。
灯9的比色温度约为3050K。光通量为1000lm，相当于大约28lm/W的发光效率。一个未涂IR涂层的可比灯与之相比，同样光通量则需要消耗大约50W的电功率。按照本发明的灯与之相比，能够节约42％的电功率。
另外的两个实施例是一个50瓦和一个65瓦的卤素灯，工作电压也是12伏，不同之处仅在于灯泡剖面的椭圆参数和螺旋灯丝参数。结构和图1的相似。下表分别列出三个实施例的额定参数。表三个不同电力消耗的卤素灯的灯泡参数和螺旋灯丝参数对比表35瓦 50瓦 65瓦长半轴a(mm) 7.47.78.0短半轴b(mm) 6.36.56.6螺旋灯丝长度 3.07 3.75 4.02wl螺旋灯丝直径 1.87 1.97 2.32wr(mm)螺旋灯丝螺距 243297346(μm)螺旋灯丝直径 152185216(μm)
权利要求
1．白炽灯(9)，特别是卤素白炽灯，具有一个由椭球形部分外形的纵轴形成的、旋转对称的灯泡(2；10)，在其壁面上涂有IR光反射涂层(14)，在灯泡(2；10)内的轴线上设有一个旋转对称的发光体(4；15)，后者通过两根导电引线(16a,16b)支持，引线(16a,16b)在灯泡(10)的一端或两端通过一个、有时通过两个气密密封口(12)向外引伸，其特征在于灯泡(2；10)的椭球形部分的外形是通过一个椭圆剖面(3)形成的，剖面的长半轴a及其焦轴(F1F2)处在垂直于纵轴，即垂直于灯泡(2；10)的旋转轴(RA)的位置上。
2．如权利要求1的白炽电灯，其特征在于，生成部分外形的椭圆剖面(3)的长半轴长于灯泡(2；10)的最大半径R，即a＞R。
3．如权利要求2的白炽电灯，其特征在于长半轴的长度处于R＜a＜R+5·wr的范围以内，式中，R和wr代表灯泡(2；10)的最大半径或旋转对称发光体(4；15)的最大半径。
4．如权利要求3的白炽电灯，其特征在于长半轴a的长度处于R+wr≤a＜R+3·wr的范围以内。
5．如权利要求1、2或者3的白炽电灯，其特征在于灯(9)的外表面上涂有涂层(14)，涂层覆盖灯泡(10)以及一个或多个封口(12)的一部分。
6．如上述权利要求中的一项或多项的白炽电灯，其特征在于形成部分外形的椭圆剖面(3)的短半轴的长度处于下列范围以内wl/2＜b＜3·wl，式中wl表示发光体(4；15)的长度值。
7．如上述权利要求中的一项或多项的白炽电灯，其特征在于当灯泡(10)的一端有封口(12)时，发光体是通过一个螺旋灯丝(15)实现的，其导电引线(16b)背离封口穿回到螺旋灯丝(15)之中。
8．如上述权利要求中的一项或多项的白炽电灯，其特征在于灯泡(10)至少在一端有灯颈(11)，后者至少要尽可能紧密裹住一根导电引线(16a；16b)，并在背离灯泡的一端经气密密封。
全文摘要
白炽灯,特别是卤素白炽灯(9),具有一个旋转对称的灯泡(10)和IR光反射涂层(14),其部分外形呈椭球形。灯泡的椭球形外形是通过一个椭圆剖面形成的。其长半轴a及其焦轴处于垂直于纵轴、即垂直于灯泡(10)的旋转轴的位置上,其长度长于灯泡的最大半径R。长半轴a的长度最好是处于R< a< R+5·w
文档编号H01K1/32GK1216155SQ98800047
公开日1999年5月5日 申请日期1998年1月19日 优先权日1997年1月20日
发明者U·宾德尔, S·米勒尔 申请人:电灯专利信托有限公司