CN101015035A - 电灯和干涉膜 - Google Patents

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Abstract

一种电灯，具有在其中设置了光源(2)的透光灯管(1)。灯管的至少一部分具有使可见光辐射通过而反射红外线辐射的干涉膜(5)。该干涉膜或者具有第一多个SiO2和TiO2的交替层，或者具有第二多个SiO2、TiO2和Ta2O5的交替层。通过将相对薄的SiO2隔层插入到TiO2层中使第一多个交替层中的TiO2层的几何厚度最多为75nm，SiO2隔层的几何厚度至少为1nm且最多为7.5nm。通过将相对薄的Ta2O5隔层插入到TiO2层中使第二多个交替层中的TiO2层的几何厚度最多为25nm，Ta2O5隔层的几何厚度至少为1nm且最多为5nm。

Description

电灯和干涉膜
技术领域
本发明涉及一种包括透光灯管的电灯，在该灯管中设置光源及使可见光辐射通过而反射红外线辐射的干涉膜。该干涉膜包括多个作为高折射率材料的氧化钛层和作为低折射率材料的氧化硅层。
本发明还涉及一种用在电灯内的干涉膜。
背景技术
包括具有不同折射率的两种或多种材料的交替层的薄膜光学干涉涂层，也被称为干涉滤光片，在现有技术中众所周知。用这种干涉膜或涂层选择性反射和/或透射来自电磁光谱的不同部分中的光辐射，诸如紫外线、可见光和红外线(IR)辐射。在照明行业中用这些干涉膜来涂覆反光镜和灯泡。已经发现这些薄膜光学涂层在其中有用的一个应用在于，在透射灯丝或电弧所发射的电磁光谱的可见光部分的同时，通过反射灯丝或灯丝后面的电弧或电弧所发射的红外线(IR)辐射来提高白炽灯和弧光灯的发光效率或功效。这降低了需要提供给灯丝或电弧以保持其工作温度的电能总量。在其它需要透射IR辐射的灯应用中，这种滤光片可以反射灯丝或电弧所发射的光谱中诸如紫外线和可见光部分的较短波长部分，并主要透射红外线部分以提供具有少量或没有可见光辐射的热辐射。
已经利用诸如氧化钛(二氧化钛，TiO2，对于金红石TiO2 n＝2.7)、氧化铌(五氧化二铌，Nb2O5，n＝2.35)、氧化锆(氧化锆，n＝2.3)、氧化钽(五氧化二钽，Ta2O5，n＝2.2)和氧化硅(二氧化硅，SiO2，n＝2.3)，其中氧化硅是低折射率材料而氧化钛、氧化铌、氧化锆、或氧化钽是高折射率材料(在波长λ＝550nm处给出各个折射率的值)的难熔金属氧化物的交替层制备了也被称为光学涂层或光学(干涉)滤光片的光学干涉膜，其被用在将干涉膜暴露于超过500℃的高温的应用中。在卤素灯应用中，将这些干涉膜涂覆在含有光源(灯丝或电弧)的石英灯管外表面上。外表面以及干涉膜可以达到800℃到900℃范围内的工作温度。
通过使用蒸发或(反应)溅射技术以及通过化学气相沉积(CVD)和低压化学气相沉积(LPCVD)工艺来涂覆干涉膜或涂层。通常这些沉积技术产生趋向于破裂及严重限制滤光片设计的相对厚的层。
在较高温度下高折射率层材料的相稳定性、氧化态和与石英基底的热膨胀错配是人们所关心的问题。由于热错配，其中的变化会引起例如干涉膜的层离，或会导致干涉膜中光散射和/或光吸收的不期望的程度。通常在相对接近室温的温度(典型温度低于250℃)下沉积高折射率材料并沉积为非晶或微晶层。通常，在电灯的使用期间(典型期间为几千小时)内，大多数高折射率层在例如550℃以上的温度下发生结晶化。结晶化包括会通过光散射干扰涂层的光学透明度的晶粒生长。另外，必须既要在(物理)层沉积工艺期间，又要在高温下的灯工作期间注意不能让高折射率层材料变得缺氧，因为这通常导致不期望的光吸收。
目前许多公司使用包括氧化钛和氧化硅的光学多层干涉膜，尤其是在冷镜反光器上和在工作温度低于约650℃的小型低瓦数卤素灯上。已知在700℃以上这些干涉膜趋于变得混浊(散射)。由于成本的原因，优选使用基于氧化钛和氧化硅的红外线(IR)反射干涉膜，因为各个层材料的折射率的相对大的差异使得可以在滤光片设计中使用相对少的层以及使实现充分的IR反射的膜叠层的总厚度更薄，在干涉膜的沉积期间需要更少的时间。然而，虽然通常将在550nm处具有折射率n＝2.3的TiO2用于低温卤素灯，但是由于上述的当将TiO2/SiO2干涉膜暴露于超过700℃的温度时存在的散射、吸收和/或涂层破裂/层离的问题，直到现在还没有将在高温(例如卤素)电灯上的高折射率TiO2/SiO2 IR反射多层干涉膜商业化。在这个温度范围附近和这个温度以上，发生从非晶向晶体和/或不同结晶相尤其是众所周知的锐钛矿型和金红石型微晶之间的内部相变，产生散射微晶并且导致体积变化。另外，这些转变影响多层叠层所经受的取决于温度的机械应力，这随后会导致层破裂和/或层离。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有使可见光辐射通过而反射IR辐射的干涉膜的在开始段落中所描述的类型的电灯，该干涉膜包括作为高折射率材料的氧化钛层和作为低折射率材料的氧化硅层，所述干涉膜在高温下显示出改进的性能。根据本发明，通过包括下述方面的电灯实现这个目的：
透光灯管，在其中设置光源，
灯管的至少一部分设置有使可见光辐射通过而反射IR辐射的干涉膜，
该干涉膜或者包括第一多个氧化硅和氧化钛的交替层或者包括第二多个氧化硅、氧化钛和氧化钽的交替层，
通过将相对薄的氧化硅隔层插入到氧化钛层中使在第一多个交替层中的氧化钛层的几何厚度最多为75nm，氧化硅隔层的几何厚度至少为1nm而最多为7.5nm，
通过将相对薄的氧化钽隔层插入到氧化钛层中使在第二多个交替层中的氧化钛层的几何厚度最多为25nm，氧化钽隔层的几何厚度至少为1nm而最多为5nm。
通过将相对薄的氧化硅层或相对薄的氧化钽层引入到氧化钛层中，获得了热稳定的高折射率氧化钛层。按照这种方式制成纳米叠层，其非常适于作为在相对高的温度(700℃以上)下工作的光学干涉膜中的高折射率材料。具有包含有限厚度的作为高折射率材料的氧化钛层的干涉膜且具有插入到氧化钛层中的氧化硅或氧化钽薄层的电灯在高温下显示出改进的性能。
根据本发明，通过将相对薄的氧化硅层或相对薄的氧化钽层引入到氧化钛层中阻碍了氧化钛层中金红石型微晶的生长。另外，发明者发现在锐钛矿和金红石的适当混合下冻结了由锐钛矿向金红石的相变。
在已知的包括氧化钛的干涉膜中，在高温下趋于生长相对大的晶粒。已知在干涉膜内这些晶粒的尺寸受氧化钛层的厚度的限制，并且当在层平面中观察时通常不超过氧化钛层厚度的二或三倍。在已知的使用氧化钛层作为高折射率材料的干涉膜中，观察到80nm以上的晶粒尺寸，由于光散射引起了干涉膜的可见光减少。另外，在已知的具有氧化钛作为高折射率材料的干涉膜中，在高温(大约550℃以上)下锐钛矿相向金红石相转变，导致氧化钛层的密度增加。在高温(大约700℃以上)下在已知的氧化钛层中金红石晶体的过度生长扰乱干涉膜的规则结构并引起不期望的光散射。
通过将氧化钛层封装在相对薄的氧化硅层之间或相对薄的氧化钽层之间并限制单个氧化钛层的厚度，获得了具有极好的和期望的高温性能的稳定氧化钛层。在具有第一多个交替层的干涉膜中，氧化钛层具有最多75nm的几何厚度，同时将具有1nm到大约7.5nm范围内的几何厚度的氧化硅隔层插入到氧化钛层中。在具有第二多个交替层的干涉膜中，氧化钛层具有最多25nm的几何厚度，同时将具有1nm到大约5nm范围内的几何厚度的氧化钽隔层插入到氧化钛层中。
因为隔层影响(降低)包括高折射率材料的纳米叠层的有效折射率，所以隔层应该优选具有相对小的厚度。为此，根据本发明的电灯的优选实施例的特征在于，第一多个交替层中的氧化钛层具有最多50nm的几何厚度而氧化硅隔层具有从大约3nm到大约5nm范围内的几何厚度。根据本发明的电灯的另一优选实施例的特征在于第二多个交替层中的氧化钛层具有最多15nm的几何厚度而氧化钽隔层具有小于或等于大约3nm的几何厚度。如果氧化钛层具有小于或等于大约15nm的几何厚度，那么可以很大程度上防止层的表面粗糙。另外，氧化钛晶粒不会再穿破隔层。
由于引入到氧化钛层中的这些相对薄的隔层，纳米叠层仍然具有非常高的“平均”折射率。实验已经表明，当在800℃保持70小时的时候这样的干涉膜保持相同的光学性能和折射率。取决于之前所沉积的材料中的锐钛矿籽晶的数量，这个折射率可以从n＝2.3变化到n＝2.7(在550nm波长处)。高折射率材料层中的隔层的存在阻碍了氧化钛层中晶体的晶粒生长，这防止了光学散射。氧化硅或氧化钽隔层担当氧化钛层中的晶粒生长抑制物。
可以采取额外措施进一步改进较高温度下干涉膜的稳定性。根据本发明的电灯的优选实施例的特征在于，在灯管和几何厚度至少50nm的干涉膜之间给灯管配置粘附层，例如大量掺杂硼的氧化硅和/或氧化磷。这个措施阻碍了干涉膜的(突然)破裂和/或其与灯管层离。根据本发明的电灯的另一优选实施例的特征在于，在面向远离灯管的一侧上给干涉膜配置几何厚度至少为50nm的氧化硅层。这种覆盖层限制了干涉膜的退化。在干涉膜的空气一侧上的氧化硅“覆盖”层为干涉膜提供了保护，尤其是在高温下。
在第二多个交替层的情况中，将相对小的氧化钽隔层引入到干涉膜的滤光片设计中。将氧化钽作为隔层引入到氧化钛层中的结果是干涉膜包括三层材料。除了担当隔层材料外，氧化钽层也可以用来沉积折射率在氧化钛的折射率和氧化硅的折射率之间的“全”层。按照这种方式，该“全”层可以担当折射率在氧化钛的折射率和氧化硅的折射率之间的层材料。这种包括具有三种不同折射率的层的干涉膜有利于用于抑制干涉膜设计中的更高的阶。对于使可见光辐射通过而反射红外线辐射的干涉膜，为了在可见光范围(从大约400nm到大约750nm)内获得足够宽的窗口而在可见光范围内没有干扰峰，需要波带的更高阶抑制。
附图说明
本发明的这些和其它方面在下面描述的实施例中是显而易见的并将参照实施例进行阐述。
在附图中：
图1是配置了根据本发明的干涉膜的白炽电灯的截面图；
图2示出了在表IA和IB中描述的IR反射光学干涉膜的计算反射率；
图3A示出了表IA和IIA中描述的IR反射光学干涉膜的计算反射率；
图3B示出了表IIB中描述的IR反射光学干涉膜的计算反射率；
图4是在800℃退火70小时后的TiO2/Ta2O5叠层的TEM照片；和
图5是如图4所示的TiO2/Ta2O5叠层的高角度环状暗场TEM照片。
附图仅是概略的并且没有按比例绘制。特别地，为了清楚，以特别夸大的形式示出了某些尺度。在附图中尽可能用相同的附图标记表示相似的元件。
具体实施方式
在图1中，电灯包括容纳作为光源2的白炽体的石英玻璃灯管1。从灯管1中伸出到外部的电流导线3与光源2连接。灯管1内充有含有卤素的气体，诸如溴化氢。灯管1的至少一部分涂覆有包括至少为氧化硅和氧化钛的多个层的干涉膜5。干涉膜5使可见光辐射通过而反射红外线(IR)辐射。在图1的实施例中，将灯管1安装在与电流导线3电连接的灯帽6所支撑的外部灯泡4中。图1中所示的电灯是使用期至少2500小时的由60W电源线工作的电灯。
第一实施例
建立成在石英上的多层SiO2/TiO2光学叠层设计的第一实施例的干涉膜(第一多个交替层)，目的是完全透射波长在400nm＜λ＜750nm范围内的全部可见光并同时尽可能多地反射在750nm＜λ＜2000nm间隔范围内的IR光。出发点是具有相对少层数的干涉膜具有与已知干涉膜相当的红外光反射率。其结果是如表IA中所示的25层SiO2/TiO2光学干涉膜叠层。
表IA：
包括作为低折射率材料的SiO2和作为高折射率材料的TiO2的25层IR反射干涉膜的初始设计。
    层     材料 初始设计厚度(nm)
    介质     空气 -
    1     SiO2 83
    2     TiO2 84
    3     SiO2 166
    4     TiO2 91
    5     SiO2 164
    6     TiO2 88
    7     SiO2 173
    8     TiO2 19
    9     SiO2 17
    10     TiO2 162
    11     SiO2 15
    12     TiO2 14
    13     SiO2 155
    14     TiO2 9
    15     SiO2 16
    16     TiO2 83
    17     SiO2 24
    18     TiO2 11
    19     SiO2 311
    20     TiO2 11
    21     SiO2 25
    22     TiO2 93
    23     SiO2 25
    24     TiO2 11
    25     SiO2 50
    基底     石英 -
表IA的干涉膜具有1904nm的总叠层厚度。
在表IA的IR干涉膜的初始设计中，在干涉膜的末端和开始处已经引入了两个额外的层。第一层(参考符号1)是在面向远离灯管的一侧上引入到干涉膜中的几何厚度至少为50nm的SiO2层。给干涉膜具有至少50nm几何厚度的氧化硅层。这样的覆盖层限制了干涉膜的退化。在干涉膜的空气一侧上的氧化硅“覆盖”层为干涉膜提供了机械保护，尤其是在高温下。在表IA的实例中，这个覆盖SiO2层具有大于80nm的厚度。第二层(参考符号25)是在灯管与干涉膜之间的具有50nm几何厚度的SiO2粘附层。这个SiO2粘附层阻碍干涉膜的(突然破裂)和/或干涉膜与灯管层离。该粘附层优选包括从氧化硼和氧化磷中选择的氧化物。掺杂了氧化硼和/或氧化磷的氧化硅层降低膜中的应力是已知的。该掺杂降低了二氧化硅的粘度。粘附层的掺杂程度不需要超过几个重量百分比，以便该层仍具有相当高的二氧化硅含量，例如，重量百分数为95％到98％。
作为从表IA的25层初始设计开始的后续步骤，将相对薄的氧化硅隔层引入到较厚的氧化钛层中。为此，将在表IA的初始设计中厚度超过50nm的全部TiO2层至少分成两个TiO2层，同时将相对薄的SiO2隔层引入到这两个TiO2层之间。在表IA的实施例中，将参考符号为2、4、6、10、16和22的TiO2层分成两个TiO2层，在其间具有4nm的SiO2隔层。使用本身已知的计算机优化来细化所得到的包括39层TiO2/SiO2干涉膜的设计，得到如表IB中所示的优化设计。
表IB：
优化的包括作为低折射率材料的SiO2和作为高折射率材料的TiO2的39层IR反射干涉膜。
将TiO2层的厚度限制在50nm内同时将4nm的SiO2隔层引入到较厚的TiO2层中。
    层     材料 优化设计厚度(nm)
    介质     空气 -
    1     SiO2 85
    2     TiO2 49
    3     SiO2 4
    4     TiO2 27
    5     SiO2 172
    6     TiO2 46
    7     SiO2 4
    8     TiO2 34
    9      SiO2     170
    10      TiO2     30
    11      SiO2     4
    12      TiO2     50
    13      SiO2     177
    14      TiO2     18
    15      SiO2     21
    16      TiO2     54
    17      SiO2     5
    18      TiO2     50
    19      SiO2     4
    20      TiO2     50
    21      SiO2     18
    22      TiO2     14
    23      SiO2     154
    24      TiO2     12
    25      SiO2     18
    26      TiO2     40
    27      SiO2     4
    28      TiO2     31
    29      SiO2     24
    30      TiO2     11
    31      SiO2     322
    32      TiO2     13
    33      SiO2     25
    34      TiO2     45
    35      SiO2     4
    36      TiO2     39
    37      SiO2     26
    38      TiO2     11
    39      SiO2     50
    基底      石英     -
表IB的干涉膜的整体叠层厚度为1915nm，与表IA的干涉膜整体厚度基本相同。
如从表IB可以看出的那样，已经形成了TiO2/SiO2/TiO2纳米叠层，在两个厚度最多为50nm的TiO2层之间具有4nm的SiO2隔层(参看表IB中的层组2-3-4、6-7-8、10-11-12、18-19-20、26-27-28和34-35-39)。通过将相对薄的氧化硅层引入到氧化钛层中获得了热稳定的高折射率氧化钛层。这些纳米叠层非常适于作为在相对高的温度(700℃以上)下工作的光学干涉膜中的高折射率材料。具有包括作为高折射率材料的有限厚度的氧化钛层的干涉膜和在氧化钛层中的氧化硅薄层的电灯在高温下显示出改进的性能。按照这种方式，通过将相对薄的氧化硅层引入到氧化钛层中阻碍了氧化钛层中金红石型微晶的生长。另外，在锐钛矿和金红石的适当混合下冻结了由锐钛矿向金红石的相变。
图2示出了表IA(25层；虚线表示“25”)和表IB(39层；实线表示“39”)中描述的IR反射光学干涉膜的作为波长λ(nm)的函数的计算反射率R(％)。可以看出39层TiO2/SiO2干涉膜(表IB)的整体性能基本与初始的25层TiO2/SiO2干涉膜(表IA)相同。
通过诸如反应性溅射将灯管1的相关部分涂覆有根据本发明的第一实施例的表IB的干涉膜5(参见图1)。根据本发明的干涉膜5在电灯的整个使用期内保持完整且保持其初始性能。
第二实施例
建立在SiO2基底上的多层SiO2/TiO2光学叠层设计的第二实施例的干涉膜(第二多个交替层)，目的是完全透射波长范围在400nm＜λ＜750nm范围内的全部可见光并同时尽可能多地反射在750nm＜λ＜2000nm间隔范围内的IR光。出发点是与表IA中所描述的相同的干涉膜。
根据干涉膜的第二实施例，将氧化钽薄层引入到厚的氧化钛层中。这意味着可以第三种层材料是可用的。除了用氧化钽作为隔层材料外，也可以用氧化钽层来沉积折射率在氧化钛的折射率和氧化硅的折射率之间的“全”层。按照这种方式，该“全”层可以担当折射率在氧化钛的折射率和氧化硅的折射率之间的层材料。这种包括具有三种不同折射率的层的干涉膜有利于用来获得具有与初始设计相当的反射率的简单得多的滤光片设计。另外，可以用具有中间折射率的层来抑制干涉膜设计中的更高阶。
通过表IIA中的实施例示出了引入具有中间折射率的第三层材料的效果。
表IIA：
包括作为低折射率材料的SiO2和作为高折射率材料的TiO2及作为中间折射率材料的Ta2O5的19层IR反射干涉膜。
    层     材料     厚度(nm)
    介质     空气     -
    1     SiO2     83.4
    2     TiO2     83.5
    3     SiO2     165.0
    4     TiO2     90.4
    5     SiO2     159.1
    6     TiO2     87.3
    7     SiO2     169.8
    8     Ta2O5     61.5
    9     TiO2     138.5
    10     Ta2O5     45.2
    11     SiO2     141.8
    12     Ta2O5     39.7
    13     TiO2     55.9
    14     Ta2O5     50.1
    15     SiO2     307.3
    16     Ta2O5     52.7
    17     TiO2     63.8
    18     Ta2O5     48.4
    19     SiO2     50.0
    基底     SiO2     -
表IIA的干涉膜的整体叠层厚度为1893nm，与表IA的干涉膜的整体厚度基本相同。
虽然层数由25(表IA)减小到了19(表IIA)，但是包括折射率在SiO2和TiO2的折射率之间的Ta2O5层的滤光片设计的反射率与初始的25层设计(表IA)相近。
图3A示出了表IA(25层；虚线表示“25”)和表IIA(19层；实线表示“19”)中描述的IR反射光学干涉膜的作为波长λ(nm)的函数的计算反射率R(％)。可以看出，19层TiO2/Ta2O5/SiO2干涉膜(表IIA)的整体性能基本与初始的25层TiO2/SiO2干涉膜(表IA)相同。
作为从19层TiO2/Ta2O5/SiO2干涉膜(表IIA)开始的后续步骤，将相对薄的氧化钽隔层引入到较厚的氧化钛层中。为此，将在表IIA的初始设计中的全部TiO2层分成至少两个TiO2层，同时将相对薄的Ta2O5隔层引入到这两个TiO2层之间。在表IIA的实例中，将参考符号为2、4、6、9、13和17的TiO2层分成两个TiO2层的几组，两个TiO2层的最大厚度为15nm并且在其间具有2nm的Ta2O5隔层。通过使用本身已知的计算机优化来细化所得到的设计，得到表IIB中所示的67层TiO2/Ta2O5/SiO2干涉设计。
表IIB：
优化的包括作为低折射率材料的SiO2、作为高折射率材料的TiO2和作为中间折射率材料的Ta2O5的67层IR反射干涉膜。
将TiO2层的厚度限制在15nm内同时将2nm的Ta2O5隔层引入到较厚的TiO2层中。
    层     材料 优化设计厚度(nm)
    介质     空气 -
    1     SiO2 83.6
    2     TiO2 15.0
    3     Ta2O5 2.0
    4     TiO2 15.0
    5     Ta2O5 2.0
    6     TiO2 15.0
    7     Ta2O5 2.0
    8     TiO2 15.0
    9     Ta2O5 2.0
    10     TiO2 15.0
    11     SiO2 164.2
    12     TiO2 8.2
    13     Ta2O5 2.0
    14     TiO2 15.0
    15     Ta2O5 2.0
    16     TiO2 15.0
    17     Ta2O5 2.0
    18     TiO2 15.0
    19     Ta2O5 2.0
    20     TiO2 15.0
    21     Ta2O5     2.0
    22     TiO2     15.0
    23     SiO2     160.3
    24     TiO2     18.3
    25     Ta2O5     2.0
    26     TiO2     15.0
    27     Ta2O5     2.0
    28     TiO2     15.0
    29     Ta2O5     2.0
    30     TiO2     15.0
    31     Ta2O5     2.0
    32     TiO2     15.0
    33     SiO2     170.6
    34     Ta2O5     62.1
    35     TiO2     15.0
    36     Ta2O5     2.0
    37     TiO2     15.0
    38     Ta2O5     2.0
    39     TiO2     15.0
    40     Ta2O5     2.0
    41     TiO2     15.0
    42     Ta2O5     2.0
    43     TiO2     15.0
    44     Ta2O5     2.0
    45     TiO2     15.0
    46     Ta2O5     2.0
    47     TiO2     15.0
    48     Ta2O5     2.0
    49     TiO2     15.0
    50     Ta2O5     47.6
    51     SiO2     150.6
    52     Ta2O5     43.4
    53     TiO2     15.0
    54     Ta2O5     2.0
    55     TiO2     15.0
    56     Ta2O5     2.0
    57     TiO2     15.0
    58     Ta2O5     52.1
    59     SiO2     313.1
    60     Ta2O5     56.0
    61     TiO2     15.0
    62     Ta2O5     2.0
    63     TiO2     15.0
    64     Ta2O5     2.0
    65     TiO2     15.0
    66     Ta2O5     53.4
    67     SiO2     50.0
    基底     SiO2     -
表IIB的干涉膜的整体叠层厚度为1902nm，与表IA和表IIA的干涉膜的整体厚度基本相同。
如从表IIB可以看出的那样，已经形成了在两个具有厚度最多为15nm的TiO2层之间具有2nm的Ta2O5隔层的TiO2/Ta2O5/TiO2纳米叠层(参看表IIB中的层组2-10、12-22、24-32、35-49、53-57和61-65)。通过将相对薄的氧化钽层引入到氧化钛层中获得了热稳定的高折射率氧化钛层。这些纳米叠层非常适于作为在相对高的温度(700℃以上)下工作的光学干涉膜中的高折射率材料。具有包括有限厚度的作为高折射率材料的氧化钛层的干涉膜和在氧化钛层中的氧化钽薄层的电灯在高温下显示出改进的性能。按照这种方式，通过将相对薄的氧化钽层引入到氧化钛层中阻碍了氧化钛层中金红石型微晶的生长。另外，在锐钛矿和金红石的适当混合下冻结了由锐钛矿向金红石的相变。
图3B示出了表IIB(67层；实线表示“67”)中描述的IR反射光学干涉膜的作为波长λ(nm)的函数的计算反射率R(％)。67层TiO2/Ta2O5/SiO2干涉膜(表IIB)的整体性能基本与图3A中示出的初始25层TiO2/SiO2干涉膜(表IA)及19层TiO2/Ta2O5/SiO2干涉膜(表IIA)相同。
通过诸如反应性溅射将灯管1的相光部分涂覆有依照本发明第二实施例的表IIB的干涉膜5(参见图1)。根据本发明的干涉膜5在电灯的整个使用期内保持完整且保持了其初始性能。
作为示例，图4示出了在800℃退火70小时后的TiO2/Ta2O5层的叠层的透射电子显微镜(TEM)照片。照片左下角的标尺表示50nm的长度。每个TiO2层的厚度约为10nm而Ta2O5隔层的厚度约为2nm。层平面中的TiO2/Ta2O5晶体的晶粒尺寸约为50nm。
图5是图4中所示的TiO2/Ta2O5叠层的高角度环状暗场(HAADF)TEM照片。在这个照片中，TiO2区域边界上的白线表示Ta2O5。可以看出Ta2O5边界层将TiO2限制在保持初始成分的层的小的相对平的部分内。没有观察到穿透Ta2O5边界层的大的TiO2微晶。
需要指出的是，上述实施例仅是阐述而不是限制本发明，本领域技术人员可以在不偏离附属权利要求的范围的条件下设计多种替代实施例。在权利要求中，不能认为圆括号中的任何参考符号限制了权利要求。动词“包括”及其变化的使用不能排除除了权利要求中陈述的元件或步骤以外的元素或步骤存在。元件前的冠词“一个”不能排除多个这种元件的存在。可以通过包括几个不同元件的硬件和通过适当编程的计算机来实现本发明。在列举几个装置的设备权利要求中，可以通过硬件的一个及相同项目来实现这些装置中的几个。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的事实并不意味着不能使用这些措施的组合以产生良好的效果。

Claims (6)

1.一种电灯，包括：
在其中设置了光源(2)的透光灯管(1)，
灯管(1)的至少一部分具有使可见光辐射通过而反射红外线辐射的干涉膜(5)，
干涉膜(5)包括第一多个氧化硅和氧化钛的交替层或者包括第二多个氧化硅、氧化钛和氧化钽的交替层，
通过将相对薄的氧化硅隔层插入到氧化钛层中使第一多个交替层中的氧化钛层的几何厚度最多为75nm，氧化硅隔层的几何厚度至少为1nm且最多为7.5nm，
通过将相对薄的氧化钽隔层插入到氧化钛层中使第二多个交替层中的氧化钛层的几何厚度最多为25nm，氧化钽隔层的几何厚度至少为1nm且最多为5nm。
2.如权利要求1中所述的电灯，其中第一多个交替层中的氧化钛层的几何厚度最多为50nm，氧化硅隔层的几何厚度至少为3nm且最多为5nm。
3.如权利要求1中所述的电灯，其中第二多个交替层中的氧化钛层的几何厚度最多为15nm，氧化钽隔层的几何厚度最多为3nm。
4.如权利要求1、2或3中所述的电灯，其中灯管(2)具有在灯管(2)和干涉膜(5)之间的粘附层，该粘附层的厚度至少为50nm。
5.如权利要求4中所述的电灯，其中该粘附层包括从氧化硼和氧化磷中选择的氧化物。
6.如权利要求1、2或4中所述的电灯，其中该干涉膜(5)在面向远离灯管的一侧上具有厚度至少为50nm的氧化硅层。
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