用于节能灯的高折射率材料制造技术

本文公开了包括多个交替的低折射率层和高折射率层的光干涉多层涂层，其中高折射率层包括从以下项中选取的至少一种混合金属氧化物：ＮｂＴａＸ氧化物，其中Ｘ从由Ｈｆ、Ａｌ和Ｚｒ组成的组中选取；ＮｂＴｉＹ氧化物，其中Ｙ从由Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ和Ｚｒ组成的组中选取；以及ＴｉＡｌＺ氧化物，其中Ｚ从由Ｔａ、Ｈｆ和Ｚｒ组成的组中选取。本文还公开了包括透光外壳的灯，透光外壳的表面的至少一部分设有上述光干涉多层涂层。这类涂层在用于灯上时，可有利地为这类灯提供提高的能量效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般来说，本专利技术涉及具有高折射率层的光学多层涂层。具体来说，本文中的一些实施例涉及具有包含至少三种金属的氧化物的高折射率层的光学多层涂层。
技术介绍
光干涉涂层有时又称作薄膜光学涂层或滤光器，它们包括不同折射率的两种或更多材料的交替层。这类涂层或膜是已知的，并且已经用于选择性地反射或透射来自电磁辐射谱的各种部分的光辐射，诸如紫外线、可见光和红外线辐射。例如，这类光干涉涂层在灯工业中用于涂敷反射镜和灯外壳。其中光干涉涂层有用的一种应用是通过在透射光源发出的电磁谱的可见光的同时，把灯丝或电弧所发出的红外能量向灯丝或电弧反射，来提高灯的照明效率或功效。这减少了需要提供给光源以保持其工作温度的电能的量。光干涉涂层一般包括两种不同类型的交替的层，一个具有低折射率，而另一个具有高折射率。通过这两种具有不同折射率的材料，能够设计能够被沉积到灯外壳的外表面上的光干涉涂层。在一些情况下，涂层或滤光器透射从光源所发出的可见光谱区(一般从大约380至大约780nm波长)中的光，同时它反射红外光(一般从大约780至大约2500nm)。 所返回的红外光在灯工作期间加热光源，并且因此，带涂层的灯的流明输出显著大于无涂层的灯的流明输出。许多已知的高折射率材料在用作光干涉涂层的成分时，在灯工作温度下无法保存其光学和机械完整性。问题常常表现为可见光透射的损耗、IR辐射的反射(在希望有这种反射之处)的降级、和/或过度破裂或剥离形式的涂层失效。但是，为了取得高能量效率， 不能容许光学和机械完整性中的这些变化程度的降级。因此，仍然需要在诸如例如高达大约400°C或者一直到大约1000°C的高温下具有增强的光学和机械完整性的光干涉多层涂层。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例针对一种包括多个交替的第一层和第二层的光干涉多层涂层。第一层具有相对较低的折射率，而与第一层相比，第二层具有相对较高的折射率。第二层包括从以下项中选取的至少一种混合金属氧化物=NbTaX氧化物，其中X从由Hf、Al和Ir 组成的组中选取；NbTiY氧化物，其中Y从由Ta、Hf、Al和rLx组成的组中选取；以及TiAlZ 氧化物，其中Z从由Ta、Hf和rLx组成的组中选取。本专利技术的另一个实施例针对一种灯，它包括具有表面的透光外壳以及光源，其中外壳至少部分包围光源。透光外壳的表面的至少一部分设有包括多个交替的第一层和第二层的光干涉多层涂层，第一层具有相对较低的折射率，而与第一层相比，第二层具有相对较高的折射率。第二层包括从以下项中选取的至少一种混合金属氧化物=NbTaX氧化物，其中 X从由Hf、Al和ττ组成的组中选取；NbTiY氧化物，其中Y从由Ta、Hf、Al和&组成的组中选取；以及TiAlZ氧化物，其中Z从由Ta、Hf和^ 组成的组中选取。通过以下详细描述，将会更好地理解本专利技术的其它特征和优点。附图说明 现在参照附图更详细地描述本专利技术的实施例。图1是根据本专利技术的实施例的示范灯的示意描绘。图2是描绘根据本专利技术的实施例、在包括Nb、Ti和Al的多层涂层的退火之后的光学性能的图表。图3是示出在包括Nb和Ta的二成分多层涂层的退火之后的光学性能的图表。图4是示出根据本专利技术的实施例、在包括Ti、Al和Ta的单层涂层的退火之后的光学性能的图表。图5是示出根据本专利技术的实施例、在包括Ti、Al和Hf的另一个单层涂层的退火之后的光学性能的图表。图6是示出根据本专利技术的实施例、在包括Nb、Ti和Al的另一个单层涂层的退火之后的光学性能的图表。图7是示出在包括Nb和Ta的二成分单层涂层的退火之后的光学性能的图表。具体实施例方式如上所述，本专利技术的一个实施例针对一种包括多个交替的第一层和第二层的光干涉多层涂层，第一层具有相对较低的折射率，而与第一层相比，第二层具有相对较高的折射率，其中第二层包括从以下项中选取的至少一种混合金属氧化物=NbTaX氧化物，其中X从由Hf、Al和ττ组成的组中选取；NbTiY氧化物，其中Y从由Ta、Hf、Al和rLr组成的组中选取；以及TiAlZ氧化物，其中Z从由Ta、Hf和&组成的组中选取。换句话说，第二层包括从 NbTaHf氧化物、NbTaAl氧化物、NbTaZr氧化物、NbTiTa氧化物、NbTiHf氧化物、NbTiAl氧化物、NbTWr氧化物、TiAlTa氧化物、TiAlHf氧化物和TiAUr氧化物等等中所选取的至少一种混合金属氧化物。根据本专利技术的实施例的涂层能够用于其中希望有或者通常使用光干涉涂层的各种各样应用中的任一个。这些包括例如照明应用(例如灯)、光波导、反射镜、装饰材料、保密印刷等等。在一些实施例中，涂层用于选择性地反射电磁谱的一部分，同时透射电磁谱的另一部分。例如，涂层能够用作“冷镜”或“热镜”。“冷镜”是一种滤光器，它反射可见光，同时允许较长波长的红外能量通过滤光器。“热镜”是一种滤光器，它反射红外线辐射，同时允许较短波长的可见光通过滤光器。本文中的热镜的一个非限制性应用是将红外热量返回到灯的灯丝，以便提高灯效率。根据本专利技术的实施例的多层材料包括具有相对较高折射率的层，其中，这些高折射率层包括至少一种混合金属氧化物。本文所使用的术语“混合金属氧化物”可按照作为金属氧化物的混合物、金属氧化物的固溶体、金属氧化物的化学计量或非化学计量化合物或者以上各项的组合来定义。通常，根据本专利技术的实施例所使用的混合金属氧化物包括氧化物中的至少三种不同类型的金属原子。例如，并且仅作为举例，"NbTiHf氧化物”意在指下列项中的任一项或多项⑴包括氧化铌、氧化钛和氧化铪的混合物；O)Nb205、Ti&和HfO2的固溶体；(3)化合物NbaTibHfeOd,其中a、b和c为正实数，以及d = 2. 5a+2b+2c (当Nb为五价时)或者d= 1. 5a+2b+2c (当Nb为三价时)；(4)缺氧的非化学计量化合物NbaTibHf。0d_s，其中a、b、c、d如上所述，以及δ小于大约0. 2 ； (5)氧过剩的非化学计量化合物NbaTibHf。0d+s， 其中a、b、c、d和δ如上所述；或者以上项的组合；等等。例如，"NbTiHf氧化物”可包括 (例如混合物中的)相应氧化物的离散分子；或者可以是Nb/Ti/Hf基体的氧化物。对于根据本专利技术的实施例使用的包括氧化物中的至少三种不同类型的金属原子的其它混合金属氧化物，存在相同的可能性。一般来说，光干涉多层涂层的第二(即高折射率)层可包括从以下项中选取的至少一种混合金属氧化物满足原子比0 < X/(Nb+Ta+X) < 1的NbTaX氧化物；满足原子比0 <Y/ (Nb+Ti+Y) < 1 的 NbTiY 氧化物；以及满足原子比 0 < Z/(Ti+Al+Z) < 1 的 TiAlZ 氧化物；其中X、Y和Z如上所述。包括混合金属氧化物中的至少三种不同类型的金属原子的根据本专利技术的实施例的光干涉涂层的使用可具有某些优点。这类涂层在用于灯上时，可有利地为这类灯提供提高的能量效率。这种提高可表现为增大的LPW(流明/瓦)的值。此外，这类涂层即使在暴露于高温下之后也可呈现高的结构和光学完整性。此外，涂敷有根据本专利技术的实施例的光干涉膜的灯可呈现改进的一致性和性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光干涉多层涂层，包括：多个交替的第一层和第二层，所述第一层具有相对较低的折射率，而与所述第一层相比，所述第二层具有相对较高的折射率，其中所述第二层包括从以下项中选取的至少一种混合金属氧化物：ＮｂＴａＸ氧化物，其中Ｘ从由Ｈｆ、Ａｌ和Ｚｒ组成的组中选取；ＮｂＴｉＹ氧化物，其中Ｙ从由Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ和Ｚｒ组成的组中选取；以及ＴｉＡｌＺ氧化物，其中Ｚ从由Ｔａ、Ｈｆ和Ｚｒ组成的组中选取。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志博，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US