白炽电灯 本发明涉及一白炽电灯,具体地讲,该白炽电灯带有一灯室,一排布于灯室内的金属发光体,该发光体产生的辐射位于红外区和可见光区,灯室上至少有一部分镀敷有一滤光镜,滤光镜反射位于红外区内的辐射,而可以让可见光辐射中的选择波长通过。此种白炽电灯可从EP0 588 541中获悉。
本发明还涉及一制作该种白炽电灯的方法。
从白炽灯中发出的辐射主要处决于三个因素,即发光体温度T,辐射表面的光谱发射率ε,以及辐射表面的面积A(Stefan-Boltzmann定律)。白炽灯辐射的前两个决定因素将在后文进行限定,它们处决于发光体材料的熔化温度以及由温度、波长所定的光谱发射率ε。螺旋灯丝的发光表面A按照等式1进行计算,
A=π·D·L (1)
其中D=导线外径,L=导线有效长度。
对于一12V/50W的卤素白炽灯,A的典型值约为30mm2。
这种缺点就是会产生效率损耗,主要是IR辐射转换功耗(约占62%),还有终端损耗(约10%)以及填充气体损耗(约10%)。为大大减少IR损耗,给白炽灯的管套发明了一IR辐射反射膜(IRC=红外膜),该反射膜在EP 0588541中也谈到过。对此,在布置白炽螺旋灯丝和IR辐射反射膜时,反射的IR辐射必须聚焦在白炽螺旋灯丝上,这是很重要的。典型地,反射不聚焦的原因可能是由于螺旋灯丝其轴线与管套的轴线不平行,还可能是由于白炽灯在使用过程中螺旋灯丝发生了弯曲。具体地讲,IR辐射反射膜通常安置于管套外侧,所以应该注意,对于椭球管套其外形轮廓可能会与标定的几何形状发生偏差。同时也应想到,辐射在经过多次反射后,大大减小了被吸收的可能性。
为此,上文提及的EP0588541的目地就是建议一白炽电灯,灯中的螺旋灯丝与IR辐射反射膜在相互排列时基本上是没有聚焦的,但它还是能确保对IR辐射的吸收作用令人满意。为实现该目的,EP0588541提供了一白炽灯丝,此灯丝由钨丝卷成许多段组成,各段之间相互接在一起,且段与段之间的段结构由一大致为矩形的框架支撑。
此方案有一缺点,就是钨丝卷成的段不可包捆太密,这样才能可靠确保IR辐射经过两次最大反射后重新返回白炽灯丝,其原因在于,如果包捆密度太高,卷成的线段之间就会因为变大或震动等原因产生短路危险。值得一提的是,还有可能拟成电弧现象,螺旋形灯丝在与结构框架的连接处容易发生断裂。尤其它还有一主要的缺点,就是钨丝的盘绕将会带来一所谓的“辐射密度”问题。根据光谱发射率对温度的依赖关系,优选的发光体材料纯钨在温度相等的情况下,其光输出量要比黑体辐射器高出约40%。但在导线盘绕的情况下,这种选择性利益就会有一部分损失掉。
为减小辐射密度,可以增大导线的盘绕绕距,但这跟发光体的紧凑要求又是相违背的。
故此,本发明的目的就是提供一白炽灯,其发光体构造紧凑,且钨丝的辐射密度最小。发明通过这种方法降低了螺旋灯丝的短路危险,也减少了螺旋灯丝在其悬挂点产生断裂的现象,同时形成的电弧也少了,此外,发光体对IR辐射还有很高的吸收率。
实现该目的的方法就是给此类白炽电灯配上一扁状,尤其是带状的发光体。
本发明另外还有一目的,即提供一制作该种白炽电灯的方法。此目的由权利要求16所述的步骤方法得以实现。
由于发光体为扁状,所以完全废除了螺旋灯丝的制作方法。扁状发光体与IR辐射反射膜在内部进行对准,因此调整费用也降到了最低点。特别是在制作椭球管套时,对管套的几何形状要求不高,所以还大大减少了制作费用。通过内部对准,必然就可以大量减少废品元件。
扁状发光体是没有盘绕的,所以不会产生文章开头提及的辐射密度问题,因此,在温度相等的情况下,本发明采用的扁状发光体产生的光输出量要比螺旋发光体高出许多。
由于扁状发光体的各段之间不存在空隙,因而相对于灯室的内径可以形成一更宽的发光体,IR辐射在IR辐射反射膜处经过两次最大反射后又重新返回到反光体。
根据这种结构,绕线短路、电弧形成以及螺旋灯丝在悬挂点断裂等现象将都不会发生。
在优选实施方案中,发光体的厚度约为5~50μm。这种发光体剖面很小,所需的散热器也很小,同时终端损耗也就降低了。典型地,若上文提及的50W螺旋灯丝用一10μm厚的薄片代替,则其表面积将增至270mm2,增大系数为8.5。
灯室内,发光体连在一夹具上,如弹簧等,它能将发光体拉紧,由此,在灯的老化及空间装配过程中,扁状发光体不致于会产生弯曲。相应地,灯体内的电流路径为长度可变的一段,优选地,它与夹具平行排列,而且可由许多平行放置的折叠钼带组成。
在灯室内的挤压区,电流路径有一薄片段,如钼片,此处没有IR加热现象。因此,这种结线要比大家熟悉的方案更为冷却,所以也就减少了终端损耗。
根据使用要求,灯室可以抽空或填充气体,优选地,此处的填充气体至少包含有一卤素。
也可用多个扁状的发光体来替代单个扁状发光体,优选地,它们相互平行且依次排列。这样有个好处,即出于稳定的原因,对发光体可实现继续加宽,这只是个费用问题。这尤其还有个优点,就是平行的单个发光体可根据它们的高度进行错位布置,也可以相互重叠起来。由此以实现各种尺寸大小的发光体。
发明的其它改进将在从属权利要求中进行定义。
下面根据附图阐述一实施范例。其中,
附图1为本发明白炽灯的俯视图;
附图2为附图1所示白炽灯的侧视图;
附图3为本发明白炽灯的剖视图。
附图1与2示出了本发明的一白炽灯10,其中,在管壳形灯室12内布有一发光体14。优选地,管壳12由石英或硬质玻璃制成,具本地讲,发光体材料为钨,但也可考虑采用钨钼碳化物。发光体14呈带形,厚度D为5~50μm。其宽度B可达管壳内径的100%,在实施方案中,发光体宽度与管壳内径比为0.8~0.9。发光体14的一侧焊接在钼针16上,而钼针16又与钼片18相连。钼片18另一侧接在针状钼导线20上,钼导线20位于灯室12之外。在挤压点2的区域内,钼片将灯壳内部同外界可靠密闭起来。发光体14的另一侧接在弹簧24和四个折叠钼带26上。弹簧24的作用是使发光体14不受外界影响,如温度变化,老化,灯10的空间装配定位等,它可以始终保持拉紧固定。弹簧24由钨制成,以确保主电流经过钼片26流至发光体14。假使主电流流经弹簧24,则它会由于灼烧而失去弹性。也可考虑采用其它合适材料替代钼带26。钼带制成折叠形状,使其长度可发生变化。对专家而言,要用其它方法来实现夹具或电流通路中的长度可变元件是很容易的。优选地,采用焊接方法将弹簧24以及钼带26同发光体14连接起来。在挤压点28的区域内,钼带26的另一侧通过钼片30与针状导线32连在一起。钼片18的优点也适用于钼片30。
灯壳12的区域34内带有滤光镜35,其形式为一IR辐射反射膜。该滤光镜35至少是可以让可见光区的选择波长通过的。这种典型膜可以在EP0588541中查取。灯壳12内可以抽空,但也可以填充气体,优选地包含有卤素气体。
附图3为本发明白炽灯的剖视图。在图中所示的实施范例中,发光体14的宽度同灯壳12的内径比值超过了90%。还典型地示出了IF辐射路线36,38,40,42。由此,虽然可以得出,只要合适选择发光体宽度与灯壳内径的比值,IR辐射在经过两次最大反射后又会重新返回发光体14。
根据一图中没有示出的实施方案,发光室内放置发光体14,而其剖面为椭圆或矩形。灯室可为长形或U形,而且可带有一或两个挤压点。
为了使扁状发光体4保持在一确定的位置上,必须在超过发光体本身宽度的地方采取进一步措施。典型地,可安装一钼针16进行横向支撑,在发光体14的另一端也采取相应的方法进行横向加固。可选择多个发光体14平行排列,它们按高度错位,且按宽度叠加。多个发光体既可串联,也可并联错接。
制作本发明白炽灯时,首先至少采用一扁状,尤其是带状的金属发光体接在两个导电接线元件上,具体地讲,可采用焊接方法。然后把这种连接放至灯室12内进行气体密封,而在此之前接线元件已伸至灯室之外。最后,至少在灯室区域34上镀敷一层膜35,以反射红外区内的辐射,而该膜至少是可以让可见光区的选择波长通过的。
在这种情况下,夹具24也优选地采用焊接方法在连接放至灯室12之前同发光体14接在一起。