CN101044591A

CN101044591A - 用于供热的灯

Info

Publication number: CN101044591A
Application number: CNA2004800107963A
Authority: CN
Inventors: M·博宁; S·谢于; J·－J·弗雷; J·马蒂纳什; P·普瓦尔松
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Dr. Fisher special lamps & lanterns factory limited liability company
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2007-09-26
Also published as: WO2004095504A2; US7456556B2; WO2004095504A3; JP4486960B2; JP2007528092A; EP1644957A2; US20060192470A1

Abstract

本发明涉及一种灯，该灯包括灯管(101)、安装在灯管内的白炽体(102)以及与白炽体相连的供电导体(103)。白炽体可发射包含可见光部分和红外部分的辐射光谱。该灯还包括环绕着灯管的外罩(104)。外罩包括用于传输第一部分的可见光部分和第二部分的红外部分的反射膜(111)，其中第二部分大于第一部分。

Description

用于供热的灯

发明领域

本发明涉及一种用于供热的灯。

本发明特别涉及一种用于对人体供热的灯。

发明背景

美国专利4588923描述了一种用于不同需求、例如用于对人体供热的灯。用于辐射供热的灯基本上只发射红外辐射。当红外辐射射到人体皮肤上时，红外辐射与神经末梢相互作用，并且使人体产生一种温暖的感觉。该专利所描述的灯包括辐射源如钨丝，其安装在包含有例如氩气的气体以及少量卤化物的灯管中。辐射源发出处于辐射光谱中的可见光部分和红外部分内的辐射。为了传输大部分的红外辐射并阻止大部分的可见光辐射，灯管包括位于其外表面上的反射膜，该反射膜基本上只传输红外辐射。

在这种灯中，灯管会达到相当高的温度，这取决于灯的线性功率密度。线性功率密度越大，灯管的温度就越高。然而，当灯管达到相当高的温度时，沉积在灯管上的反射膜可能会退化，在灯已经使用了比较长的时间后尤其如此。因此，这种灯的线性功率密度是有限的。

发明概要

本发明的目的是提供一种用于供热且具有较高的线性功率密度的灯。

为此，本发明提出了一种灯，该灯包括灯管、安装在灯管内的白炽体以及与该白炽体相连的供电导体，所述白炽体可发射包含可见光部分和红外部分的辐射光谱，该灯包括环绕着所述灯管的外罩，所述外罩包括适于传输第一部分的可见光部分和第二部分的红外部分的反射膜，所述第二部分大于所述第一部分。

根据本发明，该灯包括环绕着灯管的外罩，所述外罩包括适于基本上只传输红外辐射的反射膜。因此，反射膜没有沉积在灯管上，从而在相同的线性功率密度下可承受比现有技术的灯更低的温度。因此，在根据本发明的灯中可以使用更高的线性功率密度而不会使反射膜退化。

在本发明的一个有利实施例中，灯管包括沉积在所述灯管的一部分上的反射层。该实施例是特别有利的，因为这种灯不需要任何外部反射器。实际上，为了导向和聚焦辐射，经常与基本上在辐射光谱的红外范围内进行发射的灯相结合地使用外部反射器。在根据本发明的该有利实施例的灯中，反射器通过沉积在部分灯管上的反射层而嵌入在灯中，这样便形成了一个更紧凑的灯系统。反射层例如是金层或陶瓷层。

在本发明的一个优选实施例中，该灯是双头灯，其包括安装在灯管两端处的灯帽，外罩由两个壳体支撑成与灯管同轴，每个壳体均具有伸入到灯帽中的一部分，以及设计成用于支撑外罩端部的一部分。

这种双头灯特别容易制造。实际上，外罩可以从沉积有反射膜的管子中获得，该管子可以被切割以得到多个外罩。可以很容易地制出比较长的管子，在该管子上沉积了反射膜后再进行切割。这样，外罩可以通过壳体而方便地设置在传统灯管的周围。

在本发明的另一优选实施例中，该灯是双头灯，其包括安装在灯管两端处的灯帽，所述灯帽包括用于容纳灯管一端的第一部分和用于支撑外罩的第二部分。与其中灯包括灯帽和壳体的优选实施例相比，灯帽安装在灯的两端并充当灯帽和壳体的功能。这便简化了灯的制造工艺。

本发明的这些和其它方面可通过参考下述实施例清楚并进行阐述。

附图简介

下面将通过示例并参考附图来详细地描述本发明：

图1a和1b显示了根据本发明的双头灯；

图2显示了根据本发明的单头灯；

图3a和3b显示了本发明的一个有利实施例的双头灯；

图4显示了一种光谱，其表示作为波长的函数的安装了或未安装反射膜的根据本发明的灯的辐照度。

发明的详细描述

图1a和1b描述了本发明的双头灯。图1b是沿着图1a中的平面BB的放大剖视图。该灯包括灯管101、白炽体102、供电导体103和外罩104。该灯还包括灯帽105、壳体106、箔片107、支撑108、电源线109和排气管110。在外罩104上沉积有反射膜111。

白炽体102如钨丝具有与箔片107如钼片相连的末端，白炽体102的末端焊接在箔片107上。供电导体103也焊接在箔片107上。供电导体与电源线109相连。这可通过经由灯帽105中的孔将供电导体103焊接到电源线109上来完成。欧洲专利0345890中描述了这种灯帽105。或者，白炽体102的末端用作供电导体，并且与电源线109直接相连。白炽体102通过支撑108保持在灯管101中的适当位置，这些支撑保证了白炽体102在灯管101中的正确定位。

灯管101中充满了例如氩气的高压排放气，并包括少量卤化物以防止灯管101因气态钨的沉积而变暗。灯管101的直径应保持为尽可能的小。实际上，对于给定线性功率密度的白炽体102而言，灯管101的太大直径将扰乱灯管内部的卤素循环，这会导致灯管101变暗。

灯管101内的白炽体102发出包含可见光部分和红外部分的辐射光谱。当这种灯用于供热时，希望大部分红外辐射传输到灯的外部，而大部分可见光辐射不被传输。实际上，特别是在类似为人体供热的应用中，由于可见光辐射会引起眩光且使人体感到不适，因此可见光辐射是不合需要的。因此在灯上使用了反射膜111，其适于传输第一部分的可见光部分和第二部分的红外部分，其中第二部分大于第一部分。换句话说，反射膜111适于传输白炽体102所发射的大部分红外辐射，以及白炽体102所发射的小部分可见光辐射。这种反射膜111对于本领域的技术人员是众所周知的。例如，美国专利4588923描述了这种反射膜。所述反射膜包括设置成多层膜的五氧化钽Ta₂O₅和二氧化硅SiO₂。这种反射膜111的另一个例子是申请人以型号15009Z销售的灯上所使用的膜。这种膜包括高折射率和低折射率的交错层，其中低折射率的层包括SiO₂，高折射率的层包括Fe₂O₃。

当图1a和1b所示的灯用于供热时，它会耗费通常大于1000瓦的较高瓦特数，使得灯的一部分如灯管101承受到通常处于1000℃左右的较高温度。如果反射膜沉积在灯管101上，那么反射膜会很快变脆并很快退化，这样会大大降低灯的使用寿命。由于其制造工艺使用了溶凝胶技术，因此这种情况尤其会出现在根据本发明的较脆的反射膜上。此外，灯管101的直径越小，灯管的温度就越高，反射膜的退化就越快。所以，如果需要小直径的灯管101，那么沉积在灯管101上的反射膜就与这种灯管不兼容。

因此，根据本发明的灯管上的反射膜111沉积在外罩104上。比灯管101更远离白炽体102的外罩104可以达到较低的温度，使得反射膜111不会退化。由于反射膜的退化不依赖于所述直径，因此灯管101的直径可以保持为如所需的那样小。该灯的瓦特数也可以提高，不存在反射膜111退化的风险。因此，这种灯可以在不降低使用寿命的前提下具有提高的灯的线性功率密度。

应当指出，反射膜111可以沉积在外罩104的外表面上，或沉积在外罩104的内表面上，或者反射膜111是沉积在外罩104的外表面上的反射膜和沉积在外罩104的内表面上的反射膜的组合。

此外，外罩104是特别有益的。当灯损坏或甚至灯管爆炸时，由于外罩104的保护，任何可能掉落的玻璃碎片将安全地留在外罩104的内部，使得使用该灯的人不会受伤。

这种灯特别容易制造。实际上，制造现有技术的灯需要在包括白炽体、供电导体、灯管以及灯帽的传统灯上沉积反射膜。因此，每个灯的制造工艺都需要沉积反射膜的步骤，而该步骤是精密且耗时较长的步骤。在图1a和1b所示的灯中，外罩104是其上沉积有反射膜的例如石英或玻璃的管。因此，外罩104可以从其上已沉积了反射膜的长管中获得，该管的长度可以达到外罩104的十倍长度。然后切割该长管，从而获得外罩104。在这种情况下，制造10个根据本发明的灯只需要一道沉积步骤。

图1a和1b中的灯如下所述地制造。将第一外壳106的一部分插入到第一灯帽105中。将包括白炽体102、支撑108、灯管101、箔片107以及供电导体103的传统灯的第一末端插入到第一壳体106中。经由第一灯帽105中的孔来将第一供电导体103焊接到第一电源线109上。然后将外罩104的第一末端插入到第二壳体106中。之后，将外罩104的第二末端插入到第二壳体106中，传统灯的第二末端也是如此。将该第二壳体106的一部分插入到第二灯帽105中。经由第一灯帽105中的孔来将第二供电导体103焊接到第二电源线109上。

图1a中的灯帽105和壳体106可以用单件式灯帽来替代，该灯帽的形状是灯帽105和壳体106的形状的组合。因此，灯各端处的这种单件式灯帽包括用于容纳灯管端部的第一部分和用于支撑外罩的第二部分。

图1a所示的灯包括排气管110。排气管110的存在是灯管101的制造工艺的需要。实际上，在制造工艺期间，常常在灯管101上开设孔以便对灯管充气。排气管110的存在归因于在制造过程中所制出的孔。在现有技术的灯中，当反射膜沉积在灯管上时，排气管的存在就是一种缺陷。实际上，沉积在排气管上的反射膜的效率降低，灯所发射的可见光没有被均匀地发射，这是因为排气管导致了通过反射膜传输的辐射光束的折射。这经常会导致眩光，对于使用该灯的人来说是一个缺陷。这些问题在根据本发明的灯中已经得到了解决，因为反射膜111沉积在不包括任何排气管的外罩104上。这样既提高了反射膜的效率，又提高了可见光的发射。

如果灯管101包括有凹口，也可能会发生同样的问题。这在图2中进行了详细解释。

应该注意到，图1a和1b中的灯可包括附加膜，该膜可以沉积在灯管101的内表面或外表面上。为了防止退化，该附加膜应该可以耐受比反射膜111更高的温度。这使得可以在同一个灯上使用不同滤光片。

图2描述了根据本发明的单头灯。该灯包括灯管201、白炽体202、第一供电导体203和第二供电导体204、外罩205、灯帽206、导电棒207、支撑208、凹口209和排气管210。白炽体202的第一末端与第一供电导体203通过导电棒207相连，白炽体202的第二末端与第二电源供给线204也通过导电棒207相连。

外罩205与灯管201之间的空间填充了压力气体，或者可包含有空气。这种灯制造成传统的单头灯，不同之处在于，传统单头灯中的电线被包括白炽体202、支撑208和充满高压惰性气体的灯管201的双头灯所替代。反射膜沉积在如图1a和1b所述的外罩205上。

图2所示的灯包括形成在灯管201上的凹口209。制造在灯管201上且位于各支撑208处的凹口209在灯竖直使用时是必要的，用于保持白炽体202处于正确的位置，以防止灯丝因重力而损坏。在包括这种凹口和反射膜的现有技术的灯中，这种凹口的存在是一种缺陷，因为凹口会成为反射膜沉积中的缺点，改变了凹口区域中的反射膜效率，并可能成为眩光的来源。这些问题在根据本发明的灯中已经得到了解决，因为反射膜沉积在不包括任何凹口的外罩205上。

图3a和3b中描述了根据本发明的一个有利实施例的双头灯。图3b是沿图3a中的平面BB的放大剖视图。图3a和3b所示的灯包括与图1a和1b中相同的元件。图3a和3b所示的灯还包括沉积在一部分灯管101上的反射层300。这种反射层300对于本技术领域的技术人员来说是已知的。例如，可以通过例如气相沉积的传统工艺而在灯管101上沉积金反射层。反射层300优选为陶瓷反射层。例如在申请人以型号13195Z/98销售的卤素灯上使用了这种陶瓷反射层。

这种陶瓷反射层300具有可耐受较高温度如2000℃的优点。这对于工作温度取决于线性功率密度而达到1000℃以上的根据本发明的灯而言是特别有利的。实际上，包含适于传输大部分红外辐射和小部分可见光辐射的反射膜的灯用于供热，这意味着它们的工作温度会比较高。

这种反射层300提供了对白炽体102所发出的辐射光束进行聚焦的功能，这对于把辐射光束对准人体或物体来进行供热来说是必需的。因此，外部反射器就不需要了，这是一个优点，因为这种外部发射器的体积庞大，并且限制了灯系统的紧凑性。

在现有技术的灯中，在灯管上使用这种反射层是不可能的，因为灯管已经包含了反射膜。因此，为了聚集热量，现有技术的灯不得不协同使用外部反射器，这对于整个供热系统的紧凑性来说是一个缺陷。

应该注意到，反射层300可以沉积在灯管101的内表面上而非沉积在外表面上，如图3a和3b所示。

图4显示了根据本发明的灯的光谱。这些曲线表示了离该灯1米的距离处测量并校正的灯的辐照度。辐照度可以用例如辐射测量术或分光光度测量法的传统方法来测量。虚曲线对应于外罩上没有反射膜的灯，而实曲线对应于外罩上有反射膜的灯。本例中的反射膜是申请人以型号15009Z销售的灯上所使用的膜。

通常定义380到780毫微米之间为可见光辐射。大于780毫微米定义为红外辐射(按照国际电工委员会(IEC)第845-01章“辐射、数量和单位”(1987)中的定义)。从虚曲线中可以看出，白炽体发射了包括可见光部分和红外部分的辐射光谱。通过外罩上的反射膜，只有小部分可见光部分被传输。这部分传输依赖于反射膜的特性。在本例中，反射膜所传输的可见光的部分为约25％。希望这一部分尽可能少以便不会引起眩光。实际上，反射膜所传输的这部分可见光优选低于30％。

通过反射膜传输的红外辐射的部分就大得多，这可以从两条曲线中推断出来。实际上，反射膜传输了几乎所有大于780毫微米波长的辐射。在本例中，所传输的红外部分为约95％。为了提高灯的供热效率，这部分应当尽可能高。这部分优选大于80％。

当然，一旦所传输的红外辐射的部分大于所传输的可见光辐射的部分，灯便用作供热灯，同时不会导致过多眩光。然而优选的是，所传输的红外辐射的部分尽可能大，而所传输的可见光辐射的部分尽可能小。

下列权利要求中的任何标号不应该构成对权利要求的限制。显然，动词“包括”及其变形不排除那些在权利要求中所限定的以外的任何组成部分的存在。在组成部分之前的单词“一个”并不排除复数形式的这些组成部分的存在。

Claims

1.一种灯，包括灯管(101)、安装在所述灯管上的白炽体(102)以及与所述白炽体相连的供电导体(103)，所述白炽体可发射包含可见光部分和红外部分的辐射光谱，所述灯包括环绕着所述灯管的外罩(104)，所述外罩包括适于传输第一部分的可见光部分和第二部分的红外部分的反射膜(111)，所述第二部分大于所述第一部分。

2.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述第一部分小于30％，所述第二部分超过80％。

3.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述灯管包括沉积在所述灯管的一部分上的反射层(300)。

4.根据权利要求1所述的双头灯，其特征在于，所述灯包括位于所述灯管各端处的灯帽(105)，所述外罩被两个壳体(106)支撑成与所述灯管同轴，各所述壳体具有伸入到所述灯帽中的一部分以及设计成用于支撑所述外罩的端部的一部分。

5.根据权利要求1所述的双头灯，其特征在于，所述灯包括位于灯管各端处的灯帽(105)，所述灯帽包括用于容纳所述灯管的一端的第一部分和用于支撑所述外罩的第二部分。