專利名稱：電燈/反射器裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電燈/反射器裝置，其包括具有反射器部分的反射器體和帶有氣密型透光燈容器的電燈，該反射器部分具有帶光軸的凹反射面以及與其形成一體的圍繞光軸的中空頸狀部分，該電燈包括石英玻璃壁、金屬箔、第一端部與第二端部，其中石英玻璃壁封閉著具有幾何中心的通常為球形或橢圓形預定形狀的腔，所述石英玻璃壁至少部分地帶有反射紅外線且透過可見光的涂層，所述腔容放著基本為線性的電光源，金屬箔整個置入石英玻璃壁中并連接于電光源上，第一端部與第二端部設置成彼此相對并且均包括密封著相應的導電體的密封件，導電體連接于置入式金屬箔上并從燈容器向外面伸出。
本發明還涉及一種用于電燈/反射器裝置中的電燈。
這種電燈/反射器裝置用作普通的白光源與裝飾照明用途以便顯示它們的真實色彩。
這種燈在照明工業中已是眾所周知并且包括例如專利EP-A 0397422中所述類型的電燈/反射器裝置。在所述文獻中，對一種帶有紅外反射干涉濾光層的所謂雙端鹵素燈進行了描述，這種燈設置于PAR38型反射器體中，其中縮寫詞PAR代表拋物線型鋁反射器，數字“38”表示位于光發射窗處的反射器體的直徑，直徑通過所述數字乘以八分之一英尺而獲得，而一英尺為25.4mm，所以PAR38反射器的發射窗的直徑為38×1/8英尺或大約121mm。
作為世界范圍內尋求更節能照明的運動的一部分，近幾年來，美國政府立法(通常稱作國家能源政策法案“EPACT”)已經指定了包括PAR燈在內的多種常用燈的發光功效值。只有滿足這些功效水平的產品才可以在美國出售。PAR-38型白熾燈的這些最小功效值如下，例如51-66W的燈必須達到每瓦11流明(LPW)，67-85W的燈必須達到12.5LPW，86-115W的燈必須達到14LPW，116-155W的燈必須達到14.5LPW。可以為常規PAR-38型燈設計一種滿足EPACT標準的燈。然而，迄今為止，設計這種燈將會使得燈的壽命大大減少。這是由于盡管帶IR涂層的燃弧器具有較高的亮度與較高的照明功效，但是在工作期間燈容器的密封采用比較高的溫度，而這種高溫會縮短燈的壽命。鹵素燈壽命縮短的另一個原因在于鉬腐蝕。由于這些及其它原因，所以當加壓溫度升高時，燈提早損壞的可能性也隨之增加。
1997年7月8日頒發的名為“ELECTRIC REFLECTOR LAMP”并且轉讓給與本申請相同的受讓人的專利U.S.Patent 5,646,473涉及一種燈容器包含光源的電反光燈，例如，該光源可能是處于包括鹵素的氣體中的白熾體并可能覆蓋著IR反射干涉過濾器。這種燈還包括陶瓷體，該陶瓷體包圍著密封以便在工作期間降低溫度。所公開的這種燈具有較低的功率，例如當在主電壓下工作時，不帶IR反射干涉過濾器的燈功率為75W，而不帶IR反射干涉過濾器的燈功率為68W。這種燈的燈壽命與功效沒有公開。
1994年1月25日頒發并且轉讓給本申請受讓人的前公司的專利U.S.Patent 5,281,889公開了一種具有由兩部分構成的頸的PAR16規格的反光燈。安裝構件為帶有利用夾緊力保持密封的彈性標簽的板，其封閉于頸的兩部分之間。這種燈包括裝配于反射器上且粘到反射器上的陶瓷延長器。
本領域需要一種PAR38型燈與燈反射器裝置，其包括適用功率大于68W如100瓦的鹵素燈，涂敷著紅外膜以便將鹵素燈所產生的紅外能反射回燈絲，從而使其更有效；并且/或者滿足且優選地超過最小EPACT功效標準；并且/或者具有至少約3000小時的中位壽命，同時給出大于約1750小時的原始值90％的光輸出；并且/或者具有所有前述特征或其組合。
本發明的一個目的是提供一種新式PAR38型燈與燈反射器裝置，其包括適用功率大于68W如100瓦的鹵素燈，涂敷著紅外膜以便將鹵素燈所產生的紅外能反射回燈絲，從而使其更有效；并且/或者滿足且優選地超過最小EPACT功效標準；并且/或者具有至少約3000小時的中位壽命，同時給出大于約1750小時的原始值90％的光輸出；并且/或者具有所有前述特征或其組合。
通過閱讀以下關于本發明的描述，將會清楚本發明的這些及其它目的。
本發明的目的可以通過提供一種具有上述特征的PAR38型燈與燈/反射器裝置而得以實現，其包括反射器體(1)，該反射器體包括具有帶光軸(4)的凹反射面(3)以及與其形成一體的圍繞光軸(4)的中空頸狀部分(5)的反射器部分(2)，電燈(10)包括(a)透光燈容器(11)，所述燈容器包括石英玻璃壁(12)，該石英玻璃壁封閉著具有幾何中心(14)的通常為球形或橢圓形預定形狀的腔(13)，所述壁(12)至少部分地帶有反射紅外線且透過可見光的涂層(15)，以及所述腔(13)容放著基本為線性的電光源(16)，(b)金屬箔(未示出)，其整個置入壁(12)中并連接于電光源(16)上，(c)第一端部(21)與第二端部(22)，它們設置成彼此相對并且均包括密封件，(d)相應導電體(23、24)，其連接于置入式金屬箔(17、18)上，從燈容器(11)向外面伸出，并通過密封件連接于金屬箔上，(e)位于頸中的金屬定位構件(40)，其保持著燈容器并且燈密封件從其中穿過，(f)以及陶瓷插件(42)，其位于安裝環下面并且第一端部的密封件從其中穿過，其中，電燈(10)設置于反射器體(1)中以便使得第一端部(21)至少部分地位于頸狀部分(5)中，腔(13)位于反射器部分(2)內，電光源(16)主要位于光軸(4)上，在燈工作期間，陶瓷插件有效地從第一端部(21)散發熱量。
2002年6月11日頒發的名為“Electric Lamp/Reflector Unit”并且轉讓給與本申請相同的受讓人的專利U.S.Patent 6,404,112B1涉及一種適應雙端鹵素燈與反射器體的規格以便實現滿意的溫度平衡的方法。這些原理也可以用于本發明并在此引入所述專利的公開內容作為參考。當實現于本發明中時，如所述專利中所述，第一端部導電體(23)在連接點(28)處連接于第一端部(21)的金屬箔(17)上，連接點(28)距幾何中心(14)的距離可為dcI，從幾何中心(14)測量的第一端部(21)的長度為lepI，第二端部導電體(24)在連接點(27)處連接于第二端部(22)的金屬箔(18)上，連接點(27)距幾何中心(14)的距離將為dcII，從幾何中心(14)測量的第二端部(22)的長度為lepII，距離dcI、dcII與相應長度lepI、lepII之比為dcI/lepI＞0.75與dcII/lepII＞0.75。
根據本發明，對PAR-38型燈的改進，已經發現通過實踐上述本發明的參數可以在將加壓溫度減至安全操作溫度的同時實現EPACT標準、燈的功效與長的燈壽命。
在本發明的優選實施例中，電燈的端部之一設置成至少部分地處于反射器體的頸部中，如果需要的話，當沿著光軸觀察時，可以實現減少電燈相對于反射器體的相對高度，這對于雙端電燈的尺寸相對于已知電燈/反射器裝置的反射器體尺寸之比具有有利影響。在已知的電燈/反射器裝置中，雙端鹵素燈通過所謂的安裝腿全部設置于反射器體的反射器部分中。根據本發明，通過將電燈的第一端部固定于反射器體的頸部中，可以實現電燈與反射器體的堅固與可靠連接。另外，因此可以改進電光源在反射器部分光軸上的定位，優選地，電光源定位成使得電燈的幾何中心位于凹反射表面的焦點上。改進的定位能力就使得電燈/反射器裝置產生了較高光輸出與更好的光分布。
發明人認識到在已知的電燈/反射器裝置中，在工作期間所謂的電燈收縮溫度會增加，而這尤其會對電燈的使用壽命產生不利影響。燈的收縮溫度在(外部)導電體與置入電燈壁中的金屬箔的連接點(通常由焊接接頭形成)位置處測得。總之，高收縮溫度就增強了金屬箔和/或外部導電體的腐蝕。由于電流供應被中斷，所以腐蝕就導致燈的故障。故障的其它原因包括例如燈容器的滲漏或者燈的非被動性故障。在根據本發明的電燈中，在電燈/反射器裝置內的陶瓷插件有效地降低了收縮溫度并且避免了鹵素燃弧器的熱沖擊。鹵素燃弧器穿過陶瓷插件放置并裝配于反射器中，其中陶瓷插件用作散熱器將熱量從加壓處帶走。陶瓷插件緊配合于玻璃反射器的內部上并且在鹵素燃弧器所穿過的中心處具有孔。這樣就使得可以將熱更有效地導出燃弧器并離開燈，并且減小了收縮溫度。
如果反射器體的發射窗利用透鏡(31)來封閉，電燈/反射器裝置的安全性就得以增強。按照這種方式，可以預防易燃物體與燈的熱部分接觸。另外，這種透鏡可以通過將非被動性故障所釋放的能量包含于外封裝內來限制由于燈容器的非被動性故障所致的危險。透鏡可以通過粘合劑43如硅酮膏固定于反射器體上。替代地，透鏡可以采用機械方式固定，例如使用在反射器體上滾動翻轉的金屬環。替代地，可以使用夾緊環或多個夾緊裝置。透鏡可以是平面或曲面透鏡。
在一種有利的改型中，反射器部分在靠近透鏡處具有基本為圓柱形的端部。因此反射器部分內的容積可以變大以便于在需要如此的情況下獲得較低的總體溫度，但容積增加不會導致裝置直徑增加。替代地，可以在外部為反射器體提供成形表面如波紋形表面。因此，表面面積就得以增加，從而使得能夠散出更多的熱。
電燈可以是白熾體，如位于包含鹵素的惰性氣體中的白熾體或位于可電離氣體中的電極對。特別是，如果燈容器的腔為帶有反射紅外線且透過可見光的涂層的橢圓形狀，并且如果螺旋形線性白熾體設置于腔中，那么白熾體所產生的紅外光形式的熱將被非常有效地反射回白熾體，因此對電源的電流需求就減少，所以燈就變得更加有效。
陶瓷插件可以由本領域已知的材料形成，例如其可以由塊滑石、氧化鋁、氮化鋁等等制成。在此所用的特別優選的材料為可從市場上買到的材料如包括SiO2-MgO-BaO的L3塊滑石。
根據本發明的電燈/反射器裝置的一個特別有利的實施例的特征在于將電光源與金屬箔連接在一起的內部導電體受到彎曲以便使得電光源基本位于光軸上。如果電光源相對于腔的球形或橢圓形更好地對中，那么紅外反射涂層的作用就更有效，而電燈的效率就越高。另外，如果電光源相對于幾何中心更好地對中，該幾何中心優選地位于反射器體的光軸上，那么由于來自反射器體凹反射表面的反射作用，所以光分布就越好。
為了進一步減少端部溫度，在電燈的制作過程中可以對所述端部進行噴砂處理。這樣的優點在于端部并未覆蓋著紅外反射涂層，這樣就使得端部的溫度減小，因而使得收縮溫度減小。噴砂處理的其它優點在于端部的表面被糙化，從而就獲得了較大的熱輻射表面，并且由于減少了涂層因此就減少了端部中的總體內部光反射。
在根據本發明的電燈/反射器裝置的一個優選實施例中，金屬箔與第一、第二導電體可在連接點的位置處至少部分地帶有保護涂層。這種保護涂層減少了對連接點處的金屬箔與導電體發生腐蝕的危險。由于所述腐蝕保護作用，所以電燈/反射器裝置中的電燈的容許使用壽命還可以延長，同時電燈爆炸的危險可以忽略。優選地，保護涂層包含鉻。已經發現，鉻可以有效地用作石英玻璃中的鉬與鎢的導電體上的保護涂層，并且利用這些材料形成低熔點產品。特別有利地，鉻保護層的層厚在從0.5至2.mu.m的范圍內。其中，涂層的厚度是決定腐蝕保護程度的參數。
在一個特別有利的實施例中，導電體被通過導電連接裝置從第二端部引向反射器體的頸狀部分。優選地，連接裝置至少部分地由鎳制成。鎳是一種具有良好導熱系數的穩定材料，其還可以用作電燈/反射器裝置的接觸構件。替代地，不銹鋼也可以用作制造所述連接裝置的材料。
通過參考下文中所述的實施例，將會清楚了解本發明的這些及其它方面。
參看以下特定實施例的詳細情況，將會更好地理解本發明。
圖1是根據本發明的電燈/反射器裝置的剖視圖；圖2是本發明的陶瓷插件的視圖；以及圖3是本發明的鹵素燃弧器及連接器、金屬定位環、陶瓷插件和反射器體(未裝配)的透視圖。
這些圖只是示意圖而并非按比例繪制。特別是為了清楚起見，對一些尺寸進行了高倍放大。在圖中，無論何時，相同的參考標號盡可能地指相同的零件。
圖1中以剖面圖形式示出了一種根據本發明的電燈/反射器裝置。如所示，電燈/反射器裝置50包括成形的反射器體1，該反射器體1具有帶凹反射表面3和光軸4的反射器部分2。圍繞光軸4的中空頸狀部分5與反射器部分2形成一體。在圖1所示的實例中，反射器體1的發射窗通過彎曲透鏡31封閉。在替代實施例中，所述透鏡31為平面透鏡。圖1中所示的電燈/反射器裝置的實施例為PAR38型的反射器體1。
電燈/反射器裝置還包括電燈10，其包括氣密型透光燈容器11，具有封閉著帶有幾何中心14的通常為球形或橢圓形預定形狀的腔13的石英玻璃壁12。在圖1所示的實例中，腔13的形狀基本為橢圓形。燈容器11的腔13容放著基本為線性的電光源16，如呈螺旋形卷曲鎢絲形式的白熾體。在燈容器11的壁12為橢圓形形狀的位置處，燈容器11的壁12帶有反射紅外線且透過可見光的涂層15。由白熾體所產生的紅外線通過涂層15被反射回白熾體，從而使得電燈10的效率大大增加。可見光穿過涂層15。
反射紅外線且透過可見光的涂層15為眾所周知。這種(＞40層)各個涂層的厚度通常包括多層干涉濾光光學層，通過本發明所屬領域的普通技術人員已知的計算機程序進行計算。這種光干涉膜通常利用眾所周知的涂敷技術來進行敷用，例如汽相淀積、浸漬涂層、(反應)濺射與化學汽相淀積。
在圖1中，電燈/反射器裝置的幾何中心14位于光軸4與同光軸4成直角的另一個軸4’、4”的交點上燈容器11的中心。在電燈10的壁12中，金屬箔(未示出)可以嵌于兩側上。這些金屬箔連接于電光源16上。電燈10還包括均帶有密封件的第一端部21和第二端部22。第二端部22設置成與第一端部21相對。包括其間具有腔的兩個端部21、22的組合的電燈10通常稱作雙端電燈，在圖1和3所示的實例中，稱為雙端鹵素燈。導電體23、24連接于置入式金屬箔上，通過端部21、22從燈容器11伸向外部。
電燈10設置于反射器體1中，第一端部21至少部分地位于頸狀部分5中，腔13位于反射器部分2內，電光源16基本上位于光軸4上。
圖1還示出了導電體24從第二端部22伸出并通過導電連接裝置34被引導至反射器體1的頸狀部分5上。特別有利的連接裝置34由鎳制成。相應地，導電體23連接于導電連接裝置33上。這些零件穿過金屬定位環40與陶瓷插件42，而連接器34和33穿過陶瓷插件的孔44。連接裝置33、34均從陶瓷插件伸向外部至眼孔28，而眼孔28完成了通過焊接、軟焊或其它方式附連于有緣燈頭30上的保險絲29與鎳絲27的連接。
對用于制造本發明的PAR38型電燈/反射器裝置的兩種類型的100瓦/120伏雙端鹵素燈容器進行了評估。A類燈容器利用壓力為5.5巴的填充氣體制造，B類燈容器利用壓力為6.5巴的填充氣體制造。將每類20個囊的樣品裝配于PAR38型燈中，并對它們的壽命進行測試。測試結果見表1。
表#1不帶陶瓷插件制造的燈的壽命
在這個試驗中，壽命的結果非常低，中值壽命約為900至1300小時。另外，還可以觀察到通常的失效模式為囊上的收縮裂開。而且，在燈容器的或囊的收縮裂開之前，高工作溫度引起敷用于囊體上的涂層質量變差。這種質量變差通過使得囊變黑從而減少光輸出而呈現出來。
熱電偶連接于燃弧器的收縮區中，并且其被裝配于燈中。令這種燈在固定裝置中照明一個小時并記錄溫度。對五個燈進行這個過程以便選擇五個燈的最高溫度。
由于在這個試驗中發現的高溫度，所以將五個燈裝配上陶瓷插件以便研究這種陶瓷是否能夠減小收縮溫度。結果見表2。
表#2囊收縮溫度
注意*在120伏試驗的帶有100瓦/130伏的囊的燈。
從這些結果中可以觀察到陶瓷插件使得囊工作溫度減小。
將每類(A和B)20個囊的另一組樣品裝配于PAR38型燈中以便評估其壽命。這次將陶瓷插件加入燈組件中。結果見表3。
表#3利用陶瓷插件所制造的燈的壽命
上述壽命試驗繼續延長。在3000小時之后沒有發生故障并且試驗仍在繼續。
根據本發明的雙端鹵素燈的燈容器11優選地具有橢圓形腔13。腔13的外表面帶有反射紅外線且透過可見光的涂層14。優選地，涂層14包括47層Nb2O5/SiO2紅外反射干涉濾光層，其通過反應噴濺來提供。
顯然，在本發明的范圍內，本發明所屬領域的普通技術人員可以做出多種變動。例如，本發明并不限于包括包含白熾體的電燈的電燈/反射器裝置；替代地，電燈可以包括位于可電離氣體中的電極對。另外，可以省略提供于電燈上的反射紅外線且透過可見光的涂層。
本發明的保護范圍并不限于上述實例。本發明具體表現為每個新穎特征及每個特征組合。權利要求中的參考標號并不限制其保護范圍。詞“包括”的使用不排除存在不同于權利要求中所述元件的元件。元件之前的詞冠詞“一種”或“一個”的使用不排除存在多個這種元件。
權利要求
1.一種電燈/反射器裝置，能夠在大于68W的功率下工作，包括反射器體(1)，該反射器體包括具有帶光軸(4)的凹反射面(3)以及與其形成一體的圍繞光軸(4)的中空頸狀部分(5)的反射器部分(2)，電燈(10)，包括(a)透光燈容器(11)，所述燈容器包括石英玻璃壁(12)，該石英玻璃壁封閉著具有幾何中心(14)的通常為球形或橢圓形預定形狀的腔(13)，所述壁(12)至少部分地帶有反射紅外線且透過可見光的涂層(15)，以及所述腔(13)容放著基本為線性的電光源(16)，(b)金屬箔(未示出)，其整個置入壁(12)中并連接于電光源(16)上，(c)第一端部(21)與第二端部(22)，它們設置成彼此相對并且均包括密封件，(d)相應導電體(23、24)，其連接于置入式金屬箔(17、18)上，從燈容器(11)向外面伸出，并通過密封件連接于金屬箔上，(e)位于頸中的金屬定位構件(40)，其保持著燈容器并且燈密封件從其中穿過，(f)以及陶瓷插件(42)，其位于安裝環下面并且第一端部的密封件從其中穿過，其中，電燈(10)設置于反射器體(1)中以便使得第一端部(21)至少部分地位于頸狀部分(5)中，腔(13)位于反射器部分(2)內，電光源(16)主要位于光軸(4)上，在燈工作期間，陶瓷插件有效地從第一端部(21)散發熱量。
2.根據權利要求1所述的電燈/反射器裝置，其中電燈至少滿足最小EPACT功效標準。
3.根據權利要求1所述的電燈/反射器裝置，其中電燈具有至少約3000小時的中位壽命，同時給出大于約1750小時的原始值90％的光輸出。
4.根據權利要求1所述的電燈/反射器裝置，其中第一端部導電體(23)在連接點(28)處連接于第一端部(21)的金屬箔(17)上，連接點(28)距幾何中心(14)的距離可為dcI，從幾何中心(14)測量的第一端部(21)的長度為lepI，第二端部導電體(24)在連接點(27)處連接于第二端部(22)的金屬箔(18)上，連接點(27)距幾何中心(14)的距離為dcII，從幾何中心(14)測量的第二端部(22)的長度為lepII，距離dcI、dcII與相應長度lepI、lepII之比為dcI/lepI＞0.75與dcII/lepII＞0.75。
5.根據權利要求1所述的電燈/反射器裝置，其中陶瓷插件緊配合于玻璃反射器的內部上并且在燈容器所穿過的中心處具有孔。
6.根據權利要求1所述的電燈/反射器裝置，其中反射器體利用透鏡(31)來封閉。
7.根據權利要求6所述的電燈/反射器裝置，其中燈容器的腔為橢圓形狀并且帶有反射紅外線且透過可見光的涂層。
8.根據權利要求7所述的電燈/反射器裝置，其中螺旋形線性白熾體設置于腔中，并且白熾體所產生的紅外光形式的熱將被反射回白熾體。
9.根據權利要求1所述的電燈/反射器裝置，其中導電體(24)從第二端部(22)伸出并通過導電連接裝置(34)被引導至反射器體(1)的頸狀部分(5)上，并且導電體(23)對應地連接于導電連接裝置(33)上。
10.根據權利要求9所述的電燈/反射器裝置，其中導電連接裝置(34)至少部分地由鎳或不銹鋼接觸構件制成。
11.根據權利要求1所述的電燈/反射器裝置，其中涂層(15)包括多層干涉濾光層。
12.根據權利要求11所述的電燈/反射器裝置，其中所述涂層為47層Nb2O5/SiO2紅外反射干涉濾光層。
13.根據權利要求9所述的電燈/反射器裝置，其中燈容器及連接器穿過金屬定位環(40)與陶瓷插件(42)，而連接器(34)和(33)穿過陶瓷插件的孔(44)。
14.根據權利要求13所述的電燈/反射器裝置，其中所述連接裝置(33)、(34)從陶瓷插件伸向外部至眼孔(28)。
15.根據權利要求14所述的電燈/反射器裝置，其中所述眼孔完成了附連于有緣燈頭(30)上的保險絲(29)與鎳絲(27)的連接。
16.一種電燈(10)，用于根據權利要求1所述的電燈/反射器裝置中。
17.一種電燈(10)，用于適用功率大于68W的根據權利要求1所述的包括鹵素燈的PAR38型燈和燈反射器裝置中，涂敷著紅外膜以便將鹵素燈所產生的紅外能反射回燈絲，從而使其更有效；并且/或者滿足且優選地超過最小EPACT功效標準；并且/或者具有至少約3000小時的中位壽命，同時給出大于約1750小時的原始值90％的光輸出；并且/或者具有所有前述特征或其組合。
全文摘要
本發明提供了一種新式PAR38型燈/反射器裝置，其包括適用功率為100瓦/120伏的鹵素燈，涂敷著紅外膜以便將鹵素燈所產生的紅外能反射回燈絲，從而使其更有效；滿足且優選地超過最小EPACT功效標準，具有至少約3000小時的中位壽命，同時給出大于約1750小時的原始值90％的光輸出。這種裝置包括雙端電燈(10)，雙端電燈(10)設置于反射器體(1)中以便使得第一端部(21)至少部分地位于頸狀部分(5)中，腔(13)位于反射器部分(2)內，電光源(16)主要位于光軸(4)上，在燈工作期間，位于安裝環(40)下面并且第一端部(21)的密封件從其中穿過的陶瓷插件(42)有效地從第一端部(21)散發熱量。
文檔編號H01K1/58GK1717774SQ200380104173
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月7日 優先權日2002年11月27日
發明者J·惠扎, V·于拉多, A·羅佩茲 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司