專利名稱：白熾電燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一白熾電燈，具體地講，該白熾電燈帶有一燈室，一排布于燈室內(nèi)的金屬發(fā)光體，該發(fā)光體產(chǎn)生的輻射位于紅外區(qū)和可見光區(qū)，燈室上至少有一部分鍍敷有一濾光鏡，濾光鏡反射位于紅外區(qū)內(nèi)的輻射，而可以讓可見光輻射中的選擇波長通過。此種白熾電燈可從EP0 588 541中獲悉。
本發(fā)明還涉及一制作該種白熾電燈的方法。
從白熾燈中發(fā)出的輻射主要處決于三個因素，即發(fā)光體溫度T，輻射表面的光譜發(fā)射率ε，以及輻射表面的面積A(Stefan-Boltzmann定律)。白熾燈輻射的前兩個決定因素將在后文進行限定，它們處決于發(fā)光體材料的熔化溫度以及由溫度、波長所定的光譜發(fā)射率ε。螺旋燈絲的發(fā)光表面A按照等式1進行計算，A＝π·D·L (1)其中D＝導線外徑，L＝導線有效長度。
對于一12V/50W的鹵素白熾燈，A的典型值約為30mm2。
這種缺點就是會產(chǎn)生效率損耗，主要是IR輻射轉換功耗(約占62％)，還有終端損耗(約10％)以及填充氣體損耗(約10％)。為大大減少IR損耗，給白熾燈的管套發(fā)明了一IR輻射反射膜(IRC＝紅外膜)，該反射膜在EP 0588541中也談到過。對此，在布置白熾螺旋燈絲和IR輻射反射膜時，反射的IR輻射必須聚焦在白熾螺旋燈絲上，這是很重要的。典型地，反射不聚焦的原因可能是由于螺旋燈絲其軸線與管套的軸線不平行，還可能是由于白熾燈在使用過程中螺旋燈絲發(fā)生了彎曲。具體地講，IR輻射反射膜通常安置于管套外側，所以應該注意，對于橢球管套其外形輪廓可能會與標定的幾何形狀發(fā)生偏差。同時也應想到，輻射在經(jīng)過多次反射后，大大減小了被吸收的可能性。
為此，上文提及的EP0588541的目的就是建議一白熾電燈，燈中的螺旋燈絲與IR輻射反射膜在相互排列時基本上是沒有聚焦的，但它還是能確保對IR輻射的吸收作用令人滿意。為實現(xiàn)該目的，EP0588541提供了一白熾燈絲，此燈絲由鎢絲卷成許多段組成，各段之間相互接在一起，且段與段之間的段結構由一大致為矩形的框架支撐。
此方案有一缺點，就是鎢絲卷成的段不可包捆太密，這樣才能可靠確保IR輻射經(jīng)過兩次最大反射后重新返回白熾燈絲，其原因在于，如果包捆密度太高，卷成的線段之間就會因為變大或震動等原因產(chǎn)生短路危險。值得一提的是，還有可能擬成電弧現(xiàn)象，螺旋形燈絲在與結構框架的連接處容易發(fā)生斷裂。尤其它還有一主要的缺點，就是鎢絲的盤繞將會帶來一所謂的“輻射密度”問題。根據(jù)光譜發(fā)射率對溫度的依賴關系，優(yōu)選的發(fā)光體材料純鎢在溫度相等的情況下，其光輸出量要比黑體輻射器高出約40％。但在導線盤繞的情況下，這種選擇性利益就會有一部分損失掉。
為減小輻射密度，可以增大導線的盤繞繞距，但這跟發(fā)光體的緊湊要求又是相違背的。
故此，本發(fā)明的目的就是提供一白熾燈，其發(fā)光體構造緊湊，且鎢絲的輻射密度最小。發(fā)明通過這種方法降低了螺旋燈絲的短路危險，也減少了螺旋燈絲在其懸掛點產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象，同時形成的電弧也少了，此外，發(fā)光體對IR輻射還有很高的吸收率。
實現(xiàn)該目的的方法就是給此類白熾電燈配上一扁狀，尤其是帶狀的發(fā)光體。
本發(fā)明另外還有一目的，即提供一制作該種白熾電燈的方法。此目的由權利要求16所述的步驟方法得以實現(xiàn)。
由于發(fā)光體為扁狀，所以完全廢除了螺旋燈絲的制作方法。扁狀發(fā)光體與IR輻射反射膜在內(nèi)部進行對準，因此調(diào)整費用也降到了最低點。特別是在制作橢球管套時，對管套的幾何形狀要求不高，所以還大大減少了制作費用。通過內(nèi)部對準，必然就可以大量減少廢品元件。
扁狀發(fā)光體是沒有盤繞的，所以不會產(chǎn)生文章開頭提及的輻射密度問題，因此，在溫度相等的情況下，本發(fā)明采用的扁狀發(fā)光體產(chǎn)生的光輸出量要比螺旋發(fā)光體高出許多。
由于扁狀發(fā)光體的各段之間不存在空隙，因而相對于燈室的內(nèi)徑可以形成一更寬的發(fā)光體，IR輻射在IR輻射反射膜處經(jīng)過兩次最大反射后又重新返回到反光體。
根據(jù)這種結構，繞線短路、電弧形成以及螺旋燈絲在懸掛點斷裂等現(xiàn)象將都不會發(fā)生。
在優(yōu)選實施方案中，發(fā)光體的厚度約為5～50μm。這種發(fā)光體剖面很小，所需的散熱器也很小，同時終端損耗也就降低了。典型地，若上文提及的50W螺旋燈絲用一10μm厚的薄片代替，則其表面積將增至270mm2，增大系數(shù)為8.5。
燈室內(nèi)，發(fā)光體連在一夾具上，如彈簧等，它能將發(fā)光體拉緊，由此，在燈的老化及空間裝配過程中，扁狀發(fā)光體不致于會產(chǎn)生彎曲。相應地，燈體內(nèi)的電流路徑為長度可變的一段，優(yōu)選地，它與夾具平行排列，而且可由許多平行放置的折疊鉬帶組成。
在燈室內(nèi)的擠壓區(qū)，電流路徑有一薄片段，如鉬片，此處沒有IR加熱現(xiàn)象。因此，這種結線要比大家熟悉的方案更為冷卻，所以也就減少了終端損耗。
根據(jù)使用要求，燈室可以抽空或填充氣體，優(yōu)選地，此處的填充氣體至少包含有一鹵素。
也可用多個扁狀的發(fā)光體來替代單個扁狀發(fā)光體，優(yōu)選地，它們相互平行且依次排列。這樣有個好處，即出于穩(wěn)定的原因，對發(fā)光體可實現(xiàn)繼續(xù)加寬，這只是個費用問題。這尤其還有個優(yōu)點，就是平行的單個發(fā)光體可根據(jù)它們的高度進行錯位布置，也可以相互重疊起來。由此以實現(xiàn)各種尺寸大小的發(fā)光體。
發(fā)明的其它改進將在從屬權利要求中進行定義。
下面根據(jù)附圖闡述一實施范例。其中，附

圖1為本發(fā)明白熾燈的俯視圖；附圖2為附圖1所示白熾燈的側視圖；附圖3為本發(fā)明白熾燈的剖視圖。
附圖1與2示出了本發(fā)明的一白熾燈10，其中，在管殼形燈室12內(nèi)布有一發(fā)光體14。優(yōu)選地，管殼12由石英或硬質玻璃制成，具本地講，發(fā)光體材料為鎢，但也可考慮采用鎢鉬碳化物。發(fā)光體14呈帶形，厚度D為5～50μm。其寬度B可達管殼內(nèi)徑的100％，在實施方案中，發(fā)光體寬度與管殼內(nèi)徑比為0.8～0.9。發(fā)光體14的一側焊接在鉬針16上，而鉬針16又與鉬片18相連。鉬片18另一側接在針狀鉬導線20上，鉬導線20位于燈室12之外。在擠壓點2的區(qū)域內(nèi)，鉬片將燈殼內(nèi)部同外界可靠密閉起來。發(fā)光體14的另一側接在彈簧24和四個折疊鉬帶26上。彈簧24的作用是使發(fā)光體14不受外界影響，如溫度變化，老化，燈10的空間裝配定位等，它可以始終保持拉緊固定。彈簧24由鎢制成，以確保主電流經(jīng)過鉬片26流至發(fā)光體14。假使主電流流經(jīng)彈簧24，則它會由于灼燒而失去彈性。也可考慮采用其它合適材料替代鉬帶26。鉬帶制成折疊形狀，使其長度可發(fā)生變化。對專家而言，要用其它方法來實現(xiàn)夾具或電流通路中的長度可變元件是很容易的。優(yōu)選地，采用焊接方法將彈簧24以及鉬帶26同發(fā)光體14連接起來。在擠壓點28的區(qū)域內(nèi)，鉬帶26的另一側通過鉬片30與針狀導線32連在一起。鉬片18的優(yōu)點也適用于鉬片30。
燈殼12的區(qū)域34內(nèi)帶有濾光鏡35，其形式為一IR輻射反射膜。該濾光鏡35至少是可以讓可見光區(qū)的選擇波長通過的。這種典型膜可以在EP0588541中查取。燈殼12內(nèi)可以抽空，但也可以填充氣體，優(yōu)選地包含有鹵素氣體。
附圖3為本發(fā)明白熾燈的剖視圖。在圖中所示的實施范例中，發(fā)光體14的寬度同燈殼12的內(nèi)徑比值超過了90％。還典型地示出了IF輻射路線36，38，40，42。由此，雖然可以得出，只要合適選擇發(fā)光體寬度與燈殼內(nèi)徑的比值，IR輻射在經(jīng)過兩次最大反射后又會重新返回發(fā)光體14。
根據(jù)一圖中沒有示出的實施方案，發(fā)光室內(nèi)放置發(fā)光體14，而其剖面為橢圓或矩形。燈室可為長形或U形，而且可帶有一或兩個擠壓點。
為了使扁狀發(fā)光體4保持在一確定的位置上，必須在超過發(fā)光體本身寬度的地方采取進一步措施。典型地，可安裝一鉬針16進行橫向支撐，在發(fā)光體14的另一端也采取相應的方法進行橫向加固?？蛇x擇多個發(fā)光體14平行排列，它們按高度錯位，且按寬度疊加。多個發(fā)光體既可串聯(lián)，也可并聯(lián)錯接。
制作本發(fā)明白熾燈時，首先至少采用一扁狀，尤其是帶狀的金屬發(fā)光體接在兩個導電接線元件上，具體地講，可采用焊接方法。然后把這種連接放至燈室12內(nèi)進行氣體密封，而在此之前接線元件已伸至燈室之外。最后，至少在燈室區(qū)域34上鍍敷一層膜35，以反射紅外區(qū)內(nèi)的輻射，而該膜至少是可以讓可見光區(qū)的選擇波長通過的。
在這種情況下，夾具24也優(yōu)選地采用焊接方法在連接放至燈室12之前同發(fā)光體14接在一起。
權利要求
1.白熾電燈，帶有一燈室(12)，一安置于燈室(12)內(nèi)的金屬發(fā)光體(14)，其作用是產(chǎn)生紅外及可見光輻射，一至少是鍍敷在部分燈室(12)上的濾光鏡(35)，它反射位于紅外區(qū)內(nèi)的輻射，且至少是可以讓可見光輻射的選擇波長通過的。其特征在于，發(fā)光體(14)呈扁狀，尤其是帶狀構成。
2.根據(jù)權利要求1的白熾燈，其特征在于，發(fā)光體(14)的厚度為5～50μm。
3.根據(jù)權利要求1或2的白熾燈，其特征在于，發(fā)光體(14)的寬度占燈室(12)內(nèi)徑的25～100％。
4.根據(jù)上述權利要求之一的白熾燈，其特征在于，燈室(12)內(nèi)的發(fā)光體(14)連接在夾具(24)上，該夾具起到拉緊發(fā)光體(14)的作用。
5.根據(jù)權利要求4的白熾燈，其特征在于，夾具包括一彈簧(24)。
6.根據(jù)權利要求4或5的白熾燈，其特征在于，燈室(12)內(nèi)的電流通路至少包括一長度可變的段(26)。
7.根據(jù)權利要求6的白熾燈，其特征在于，長度可變的段(26)與夾具(24)呈平行布置。
8.根據(jù)上述權利要求之一的白熾燈，其特征在于，發(fā)光體材料包括鎢。
9.根據(jù)權利要求4～8之一的白熾燈，其特征在于，夾具材料包括鎢。
10.根據(jù)權利要求6～9之一的白熾燈，其特征在于，長度可變的段包括許多平行布置的折疊鉬帶(26)。
11.根據(jù)上述權利要求之一的白熾燈，其特征在于，燈室(12)帶有一圓形，橢圓形或矩形剖面。
12.根據(jù)上述權利要求之一的白熾燈，其特征在于，燈室(12)帶有一或二個擠壓點(22；28)，使燈室空腔的終端形成氣密封閉。
13.根據(jù)權利要求12的白熾燈，其特征在于，在擠壓點(22；28)的區(qū)域內(nèi)，電流路徑有一薄片段(18；30)，具體地講，它由鉬制成。
14.根據(jù)上述權利要求之一的白熾燈，其特征在于，燈室(12)是抽空的。
15.根據(jù)權利要求1～13之一的白熾燈，其特征在于，燈室(12)內(nèi)帶有一填充氣體，該填充氣體至少包含一鹵素。
16.用于制作電白熾燈的方法，其特征在于，以下步驟a.至少將一扁狀，尤其是帶狀的金屬發(fā)光體(14)連在兩個導電接線元件(16，32)上，金屬發(fā)光體(14)產(chǎn)生的輻射位于紅外區(qū)和可見光區(qū)；b.將步驟a)的組合放置于燈室(12)之中；c.將燈室進行氣密封閉，使得可從燈室(12)外部接上接線元件(20；32)；d.至少在燈室(12)的部分區(qū)域(34)鍍上一濾光鏡(35)，該濾光鏡反射位于紅外區(qū)內(nèi)的輻射，而且至少是可以讓可見光輻射中的選擇波長通過的。
17.根據(jù)權利要求16的方法，其特征在于，步驟a)中的連接采用焊接方法實現(xiàn)。
18.根據(jù)權利要求16或17的方法，其特征在于，步驟a)還包括將發(fā)光體(14)連接到夾具(24)上。
19.根據(jù)權利要求18的方法，其特征在于，發(fā)光體(14)與夾具(24)的連接采用焊接方法。
20.根據(jù)權利要求16～19之一的方法，其特征在于，步驟a)的至少一個接線元件(20；32)包括有一長度可變的段(26)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一白熾電燈,帶有一燈室(12),一排布于燈室(12)內(nèi)的金屬發(fā)光體(14),該發(fā)光體(14)產(chǎn)生的輻射位于紅外區(qū)和可見光區(qū),燈室(12)上至少有一部分鍍敷有一濾光鏡(35),濾光鏡(35)反射位于紅外區(qū)內(nèi)的輻射,而可以讓可見光輻射中的選擇波長通過,在此,發(fā)光體(14)呈扁狀,尤其為帶狀形式。此外,本發(fā)明還涉及一制作該類電白熾燈的方法。
文檔編號H01K1/00GK1248786SQ99120240
公開日2000年3月29日 申請日期1999年9月24日 優(yōu)先權日1998年9月24日
發(fā)明者T·諾爾 申請人:電燈專利信托有限公司