用于灯的ＩＲ反射光栅制造技术

一种灯，例如卤素灯，其包括被密封以限定内室（１４）的灯泡（１０）。辐射体（１６）例如灯丝设置在内室（１４）中，其在灯运行期间发射出在光谱的可见光区域和红外区域中的辐射。通常与辐射体（１６）间隔开的光栅（３０）定位成拦截来自辐射体（１６）的辐射。光栅（３０）反射红外辐射并使可见光辐射穿过其中透射。以这种方式，与形成为没有光栅（３０）而其它方面相同的灯相比，可增加灯在可见光范围内的输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本示例性实施例涉及照明领域。其找到与带有用于提高效率和减少来自灯的红外 辐射的发射的光栅的灯相关的特殊应用。
技术介绍
根据普朗克定律，白炽卤素灯以在电磁波谱的红外(IR)范围内的热量形式辐射 其能量的大部分。特别地，随着灯丝的工作温度增加，光谱辐射强度分布移动，并且峰值向 较短波长而移动(根据维恩定律)。甚至在相对高的2，000K-4000K的工作温度下，在红外 范围内发射的辐射将比在可见光范围内的更多。为了减少IR发射，并提高灯的效率，通常在灯上提供IR-反射涂层。该涂层由具 有高折射率和低折射率的多个交替的材料层形成。该涂层提供了电磁波谱的可见光范围内 的辐射的选择性透射和IR范围内的反射。形成多层涂层的工艺是时间密集性的，并且通常 需要高真空技术，给灯增加了极大的成本。例如，涂层可包括30-40个不同的氧化物层，例 如氧化钛和氧化硅，其通过化学汽相沉积(CVD)或物理汽相沉积(PVD)方法而沉积在灯泡 的外表面上。对于可以更简单地形成的反射IR辐射的涂层仍然存在需求。
技术实现思路
根据示例性实施例的一个方面，灯包括被密封以限定内室的灯泡。辐射体设置在 内室内，该辐射体在灯的运行期间发射在光谱的可见光区域和红外区域中的辐射。光栅定 位成拦截来自辐射体的辐射，光栅反射红外辐射并使可见光辐射穿过其中透射。根据示例性实施例的另一方面，一种形成灯的方法包括在透明衬底上形成层，给 层形成图案以除去层的一部分，以及将其上带形成图案层的透明衬底结合到灯中，灯包括 辐射体，辐射体在灯运行期间发射可见光辐射和红外辐射，辐射体与形成图案层间隔开。在 灯运行期间，图案层用作光栅，其对可见光辐射是透射性的，并反射红外辐射。在另一方面，一种操作灯的方法包括激励灯的辐射辐射体，使得辐射辐射体发射 出可见光辐射和红外辐射，并利用光栅拦截所发射的辐射。光栅对于可见光辐射是透射性 的，并且将红外辐射向辐射辐射体反射回去，由此灯具有比没有光栅更高的每瓦流明输出。附图说明图1是根据示例性实施例的第一方面的示例性卤素灯的横截面图，灯的灯泡上带 有光栅；图2是图1的光栅的极大放大的顶视图；图3是根据示例性实施例的第二方面的示例性卤素灯的横截面图，灯的灯泡上带 有光栅；图4是根据示例性实施例的第四方面的示例性卤素灯的横截面图，在围绕灯的灯泡的护罩上带有光栅；图5是根据示例性实施例的第三方面的其上形成有光栅的衬底的放大的横截面 图，以图示通过其将红外辐射反射回灯中的机制；图6示意性地图示了根据示例性实施例的第六方面的一种方法，其用于形成图1 的灯的光栅；图7示意性地图示了根据示例性实施例的第七方面的一种方法，其用于形成图3 的灯的光栅；以及图8是显示了对于带有光栅的灯和不带光栅的灯的功率消耗对线圈阻抗的曲线 图。具体实施例方式示例性实施例的各方面涉及一种灯，其包括辐射体，例如灯丝、填充气体或其它电 磁辐射源。在灯的运行期间，辐射体被供给能量并发射在电磁波谱的可见光区域内(通常 被认为在大约400nm至700nm之间)的辐射，并且还发射在电磁波谱的红外区域内(其通 常被认为在大约700nm至106nm之间)的辐射。在以下描述中，将根据白炽卤素灯描述该 灯，但是应该懂得，也设想了其它的灯类型。透明衬底定位成接收来自辐射体的辐射。借助透明性，其意味衬底大体上透射可 见光范围内的所有辐射，并且在一些实施例中透射可见光范围和红外范围两者内的辐射 (例如透射至少80%，并且在一些实施例中大于90%或大于95%的可见光辐射)。透明衬 底可由刚性玻璃质材料(例如玻璃或石英)、刚性聚合材料或能够在灯的工作温度下保持 其形状的其它刚性材料形成。衬底可由容纳辐射体的灯泡或设置在灯泡内的通常圆柱形的 部件(例如排气管)提供，或部分地由这两种构件来提供。透明衬底在其上面支承光栅，光栅抑制在至少一部分电磁波谱内的辐射的透射。 在该示例性实施例中，光栅反射红外辐射，并允许可见光辐射通过其中，从而用作红外反射 涂层或过滤器。结果，与除了没有光栅之外其它方面相同的灯相比，降低了灯所发射的辐射 中的红外辐射的比例。在一个实施例中，其中辐射体是灯丝，衬底和光栅可通过例如灯的填 充气体而与灯丝隔开，使得没有灯丝部分接触光栅。当与标准卤素灯相比时，通过向灯丝重 新引回IR，对于相同数量的能量，灯产生更多的光，并且减少了灯产生的热量。对于给定的功率输入，光栅具有减少从灯所发射的IR辐射，同时保持或增加所发 射的可见光辐射的效应。可见光辐射的增加通过将红外辐射向灯丝反射回去来实现，这增 加了辐射体的工作温度。在一个实施例中，与对红外辐射造成的相比，光栅使入射在其上的 更大百分比的可见光透射。在一个实施例中，光栅主要对可见光辐射是透射性的(例如透 射入射在其上的可见光辐射的至少60%，并且在一些实施例中至少80% )。在一个实施例 中，光栅抑制红外辐射的透射(例如使入射在其上的红外辐射的不到80%透射，并且在一 些实施例中小于60%或小于40%)。光栅可将传统卤素灯的可见光输出(以流明/瓦为单 位进行测量)增加至少大约10%，并且在一些情况下大于30%。例如，在传统普通照明目 的的卤素灯的情况下(其发出处在IR范围内的其辐射的大约80-85%)，效率为大约15流 明/瓦(即在可见光范围内)，通过结合该示例性光栅可将灯输出增加至大约18-22流明/ 瓦。该光栅可大体上围绕辐射体，使得灯所发射的光的主要部分都必须通过光栅。如将会懂得的，在其它实施例中，光栅可选择性地透射/抑制不同于仅仅处在IR 范围内的波长的传输。例如，光栅可抑制具有较长波长的可见光辐射的传输，例如波谱的红 光区域中的可见光辐射，从而改变所发射的光的外观。示范性的光栅可呈通过选择性地在多个点去除已经应用于衬底上的涂层而形成 的小孔薄膜或层的形式。薄膜/层可由金属或其它红外反射性材料形成，其沉积或以其 它方式支承在衬底上。光栅可限定孔的图案，各个孔构成离散的间隔开的区域，在该区域 中，金属或其它IR反射性材料薄得多或不存在，而且该区域被金属/材料所围绕。光栅常 数(等于孔径和孔间距之和)可具有与临界波长相关的尺寸，其通常为临界波长的大约 0. 5-2倍，并且孔可具有大致等于光栅常数的一半的尺寸。因为透射曲线也许不提供锐截止 (sharp cut off)，所以临界波长可被认为是透射/反射曲线偏转之处，例如大约90%反射 率处。临界波长是允许穿过光栅的最大波长，并且可以在例如大约700nm至大约lOOOnm的 范围内。在其它实施例中，光栅可能是上述光栅的实质反转物，即，被没有金属的区域间隔 开的多个离散的金属(或其它反射性材料)区域。光栅可通过将具有大体均勻厚度的涂层沉积在衬底上，之后例如利用激光蚀刻技 术或其它高能聚束或图案形成技术选择性地去除涂层区域而形成。示例性的灯在各种应用中找到用途，包括家庭照明、投影灯和商店照明。参看图1，显示了示例性卤素白炽灯的一个实施例。灯包括灯泡或玻壳10，其例如 通过位于一端或两端的收缩封头12而气密地密封，以限定内室14。虽然图1显示了单端 灯泡，但还设想了双端灯泡。所示灯泡10是球形的，但是应该懂得灯泡可以是椭圆形、圆柱 形或其它合适的灯形状。灯泡10由光透射性材料形成，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灯，包括：灯泡，其被密封以限定内室；设置在所述内室内的辐射体，所述辐射体在所述灯的运行期间发射出在光谱的可见光区域和红外区域中的辐射；光栅，其定位成拦截来自所述辐射体的辐射，所述光栅反射红外辐射并使可见光辐射从其中透射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-28 11/946223一种灯，包括灯泡，其被密封以限定内室；设置在所述内室内的辐射体，所述辐射体在所述灯的运行期间发射出在光谱的可见光区域和红外区域中的辐射；光栅，其定位成拦截来自所述辐射体的辐射，所述光栅反射红外辐射并使可见光辐射从其中透射。2.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述光栅包括用孔形成图案的层。3.根据权利要求2所述的灯，其特征在于，所述层具有小于2000nm的厚度。4.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述灯还包括透明衬底，所述光栅被支承于 所述透明衬底上。5.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，所述透明衬底包括所述灯泡的一部分。6.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，所述透明衬底包括至少部分地设置在所述 内室内的排气管。7.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述辐射体包括灯丝。8.根据权利要求7所述的灯，其特征在于，所述透明衬底通过填充气体而与所述灯丝 间隔开。9.根据权利要求7所述的灯，其特征在于，所述光栅平均与所述灯丝间隔开1mm至 20mm的距离。10.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述辐射体包括设置在所述内室内的含卤 素填充物。11.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述光栅具有20-100nm的厚度。12.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述光栅主要由金属形成。13.根据权利要求11所述的灯，其特征在于，所述光栅只包括单个层，所述单个层上可 选地具有保护涂层。14....

【专利技术属性】
技术研发人员：GZ切，PL纳吉，F福泽考什，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]