CN101878516A - 用于灯的ir反射光栅 - Google Patents

Abstract

一种灯，例如卤素灯，其包括被密封以限定内室(14)的灯泡(10)。辐射体(16)例如灯丝设置在内室(14)中，其在灯运行期间发射出在光谱的可见光区域和红外区域中的辐射。通常与辐射体(16)间隔开的光栅(30)定位成拦截来自辐射体(16)的辐射。光栅(30)反射红外辐射并使可见光辐射穿过其中透射。以这种方式，与形成为没有光栅(30)而其它方面相同的灯相比，可增加灯在可见光范围内的输出。

Description

用于灯的IR反射光栅

技术领域

本示例性实施例涉及照明领域。其找到与带有用于提高效率和减少来自灯的红外辐射的发射的光栅的灯相关的特殊应用。

背景技术

根据普朗克定律，白炽卤素灯以在电磁波谱的红外(IR)范围内的热量形式辐射其能量的大部分。特别地，随着灯丝的工作温度增加，光谱辐射强度分布移动，并且峰值向较短波长而移动(根据维恩定律)。甚至在相对高的2,000K-4000K的工作温度下，在红外范围内发射的辐射将比在可见光范围内的更多。

为了减少IR发射，并提高灯的效率，通常在灯上提供IR-反射涂层。该涂层由具有高折射率和低折射率的多个交替的材料层形成。该涂层提供了电磁波谱的可见光范围内的辐射的选择性透射和IR范围内的反射。形成多层涂层的工艺是时间密集性的，并且通常需要高真空技术，给灯增加了极大的成本。例如，涂层可包括30-40个不同的氧化物层，例如氧化钛和氧化硅，其通过化学汽相沉积(CVD)或物理汽相沉积(PVD)方法而沉积在灯泡的外表面上。

对于可以更简单地形成的反射IR辐射的涂层仍然存在需求。

发明内容

根据示例性实施例的一个方面，灯包括被密封以限定内室的灯泡。辐射体设置在内室内，该辐射体在灯的运行期间发射在光谱的可见光区域和红外区域中的辐射。光栅定位成拦截来自辐射体的辐射，光栅反射红外辐射并使可见光辐射穿过其中透射。

根据示例性实施例的另一方面，一种形成灯的方法包括在透明衬底上形成层，给层形成图案以除去层的一部分，以及将其上带形成图案层的透明衬底结合到灯中，灯包括辐射体，辐射体在灯运行期间发射可见光辐射和红外辐射，辐射体与形成图案层间隔开。在灯运行期间，图案层用作光栅，其对可见光辐射是透射性的，并反射红外辐射。

在另一方面，一种操作灯的方法包括激励灯的辐射辐射体，使得辐射辐射体发射出可见光辐射和红外辐射，并利用光栅拦截所发射的辐射。光栅对于可见光辐射是透射性的，并且将红外辐射向辐射辐射体反射回去，由此灯具有比没有光栅更高的每瓦流明输出。

附图说明

图1是根据示例性实施例的第一方面的示例性卤素灯的横截面图，灯的灯泡上带有光栅；

图2是图1的光栅的极大放大的顶视图；

图3是根据示例性实施例的第二方面的示例性卤素灯的横截面图，灯的灯泡上带有光栅；

图4是根据示例性实施例的第四方面的示例性卤素灯的横截面图，在围绕灯的灯泡的护罩上带有光栅；

图5是根据示例性实施例的第三方面的其上形成有光栅的衬底的放大的横截面图，以图示通过其将红外辐射反射回灯中的机制；

图6示意性地图示了根据示例性实施例的第六方面的一种方法，其用于形成图1的灯的光栅；

图7示意性地图示了根据示例性实施例的第七方面的一种方法，其用于形成图3的灯的光栅；以及

图8是显示了对于带有光栅的灯和不带光栅的灯的功率消耗对线圈阻抗的曲线图。

具体实施方式

示例性实施例的各方面涉及一种灯，其包括辐射体，例如灯丝、填充气体或其它电磁辐射源。在灯的运行期间，辐射体被供给能量并发射在电磁波谱的可见光区域内(通常被认为在大约400nm至700nm之间)的辐射，并且还发射在电磁波谱的红外区域内(其通常被认为在大约700nm至10⁶nm之间)的辐射。在以下描述中，将根据白炽卤素灯描述该灯，但是应该懂得，也设想了其它的灯类型。

透明衬底定位成接收来自辐射体的辐射。借助透明性，其意味衬底大体上透射可见光范围内的所有辐射，并且在一些实施例中透射可见光范围和红外范围两者内的辐射(例如透射至少80％，并且在一些实施例中大于90％或大于95％的可见光辐射)。透明衬底可由刚性玻璃质材料(例如玻璃或石英)、刚性聚合材料或能够在灯的工作温度下保持其形状的其它刚性材料形成。衬底可由容纳辐射体的灯泡或设置在灯泡内的通常圆柱形的部件(例如排气管)提供，或部分地由这两种构件来提供。

透明衬底在其上面支承光栅，光栅抑制在至少一部分电磁波谱内的辐射的透射。在该示例性实施例中，光栅反射红外辐射，并允许可见光辐射通过其中，从而用作红外反射涂层或过滤器。结果，与除了没有光栅之外其它方面相同的灯相比，降低了灯所发射的辐射中的红外辐射的比例。在一个实施例中，其中辐射体是灯丝，衬底和光栅可通过例如灯的填充气体而与灯丝隔开，使得没有灯丝部分接触光栅。当与标准卤素灯相比时，通过向灯丝重新引回IR，对于相同数量的能量，灯产生更多的光，并且减少了灯产生的热量。

对于给定的功率输入，光栅具有减少从灯所发射的IR辐射，同时保持或增加所发射的可见光辐射的效应。可见光辐射的增加通过将红外辐射向灯丝反射回去来实现，这增加了辐射体的工作温度。在一个实施例中，与对红外辐射造成的相比，光栅使入射在其上的更大百分比的可见光透射。在一个实施例中，光栅主要对可见光辐射是透射性的(例如透射入射在其上的可见光辐射的至少60％，并且在一些实施例中至少80％)。在一个实施例中，光栅抑制红外辐射的透射(例如使入射在其上的红外辐射的不到80％透射，并且在一些实施例中小于60％或小于40％)。光栅可将传统卤素灯的可见光输出(以流明/瓦为单位进行测量)增加至少大约10％，并且在一些情况下大于30％。例如，在传统普通照明目的的卤素灯的情况下(其发出处在IR范围内的其辐射的大约80-85％)，效率为大约15流明/瓦(即在可见光范围内)，通过结合该示例性光栅可将灯输出增加至大约18-22流明/瓦。该光栅可大体上围绕辐射体，使得灯所发射的光的主要部分都必须通过光栅。

如将会懂得的，在其它实施例中，光栅可选择性地透射/抑制不同于仅仅处在IR范围内的波长的传输。例如，光栅可抑制具有较长波长的可见光辐射的传输，例如波谱的红光区域中的可见光辐射，从而改变所发射的光的外观。

示范性的光栅可呈通过选择性地在多个点去除已经应用于衬底上的涂层而形成的小孔薄膜或层的形式。薄膜/层可由金属或其它红外反射性材料形成，其沉积或以其它方式支承在衬底上。光栅可限定孔的图案，各个孔构成离散的间隔开的区域，在该区域中，金属或其它IR反射性材料薄得多或不存在，而且该区域被金属/材料所围绕。光栅常数(等于孔径和孔间距之和)可具有与临界波长相关的尺寸，其通常为临界波长的大约0.5-2倍，并且孔可具有大致等于光栅常数的一半的尺寸。因为透射曲线也许不提供锐截止(sharp cut off)，所以临界波长可被认为是透射/反射曲线偏转之处，例如大约90％反射率处。临界波长是允许穿过光栅的最大波长，并且可以在例如大约700nm至大约1000nm的范围内。在其它实施例中，光栅可能是上述光栅的实质反转物，即，被没有金属的区域间隔开的多个离散的金属(或其它反射性材料)区域。

光栅可通过将具有大体均匀厚度的涂层沉积在衬底上，之后例如利用激光蚀刻技术或其它高能聚束或图案形成技术选择性地去除涂层区域而形成。

示例性的灯在各种应用中找到用途，包括家庭照明、投影灯和商店照明。

参看图1，显示了示例性卤素白炽灯的一个实施例。灯包括灯泡或玻壳10，其例如通过位于一端或两端的收缩封头12而气密地密封，以限定内室14。虽然图1显示了单端灯泡，但还设想了双端灯泡。所示灯泡10是球形的，但是应该懂得灯泡可以是椭圆形、圆柱形或其它合适的灯形状。灯泡10由光透射性材料形成，即该材料对于可见光范围内的辐射是透射性的，并且在IR范围内也可以是透射性的。用于形成灯泡的合适的材料包括透明材料，例如石英玻璃以及其它玻璃质材料，但也设想了半透明材料，例如陶瓷材料。

灯包括辐射辐射体16。在所示的实施例中，辐射体16发射至少在波谱的可见光范围中的辐射并且通常也发射在IR范围内的辐射。所示的辐射体16包括至少一个电流传导部件，这里显示为灯丝线圈18，其设置在内室14中，并且由钨或其它辐射放射性材料形成。还设想了其它辐射辐射体而不是线圈，例如灯丝线、条带、电极、无电极系统等等。灯丝18例如通过包括整流器(未显示)的电子电路而与外部电功率源连接。在所示的实施例中，该连接通过穿过密封件12的电传导连接器20，22(例如导线)形成。示范性的灯丝线圈18通常在灯泡中轴向延伸，并在灯的运行期间基本上在所有方向上发射辐射，如由示范性射线24所示。至少一部分辐射以可见光的形式从灯发射出来，如示范性射线26所示。

光栅30与灯丝18间隔开，并且设置成接收光线24。光栅30支承在透明衬底S上，此处由灯泡10提供。光栅30形成为灯泡10的外表面32上的涂层。然而也设想可将光栅30支承在灯泡10的内表面34上。在该示例性实施例中，光栅30直接与灯泡表面32相接触，但是还设想通过中间光透射层而使光栅从那里隔开。

光栅30用于反射由辐射体16所发射的辐射的至少一部分。在所示的实施例中，光栅30将如由示范性射线36所示的IR辐射的至少一部分反射回到内室14中，并从而减少来自灯的IR发射。所反射的IR辐射给辐射体16提供能量，从而增加了灯的效率。在该示例性实施例中，光栅30覆盖了辐射通过其发射的灯泡10的基本上所有(例如至少80％或至少90％)辐射性的、适当成形的部分，例如除了收缩部分12以及可选地灯泡的顶端部分38之外的灯泡的整个表面32。在其它实施例中，光栅30可覆盖少于大体上全部辐射性部分。

光栅30可由金属、类金属、陶瓷或能够承受其所处环境的聚合物形成。在图1的示例中，其能够承受通常发生的灯泡工作温度。示例性的光栅30能够承受并在例如600℃的高温下有效运行长的时间周期。在涂层位于灯泡的内表面34上的情况下，其还可选择成承受化学环境(例如填充物中的卤素气体)。用于形成光栅的示例性金属包括铜、钯、银、铑、金刚砂、金或其它红外反射性材料及其组合。在一个实施例中，光栅30主要由金属形成，即光栅在重量上超过50％呈金属元素的形式，例如至少90％或至少99％的金属元素。作为示例，光栅30完全由纯铜，例如99％的纯铜形成。

如同图2中的极大放大图所示，光栅可呈金属(例如铜)的单层薄膜40的形式，其通过光刻或其它技术形成图案，从而在其中限定孔42。孔42完全或至少大体上完全穿过层40而延伸至在下面的衬底。孔42可形成于整个层40上，或只形成于其一部分上。如将会懂得的，在图1中未按比例显示孔42和它们的间距，而是为了便于表现而放大了许多。如图所示，孔42可为大致圆形的(例如圆形或轻微的卵形或椭圆形)，或者其它更合适的形状，例如大致方形(例如方形、带圆角的方形、轻微的矩形形状)或其组合。确切的形状可能随用于产生孔的技术而变化。

层40可具有至少大约20纳米(nm)的厚度，并可小于大约2000nm，例如30-500nm，并且在一个实施例中为大约20-100nm，例如50-80nm。通常，层40足够厚以反射红外辐射，同时不会厚到使图案形成技术不能选择性地去除材料以形成孔。

为了反射红外辐射并透射可见光辐射(例如大约800nm的临界波长)，光栅常数可具有大概的尺寸g(光栅的平均周期性长度)，其小于大约5μm，例如至少大约0.5μm，并且在一个实施例中为大约1μm。因此，例如层40可有至少大约40,000个孔/mm²面积，并且在一些情况下，至少大约10⁵或10⁶个孔/mm²。孔之间的平均间距f可为光栅常数的大约1/4-3/4(例如大约0.1-3μm)，并且孔的平均宽度w可为光栅常数的大约1/4-3/4。例如，孔42可具有大致宽度w(平均直径)，其小于大约4μm，例如大约0.1-3μm，并且在一个实施例中至少大约0.2μm，例如大约1μm。

为了使光栅30有效地将红外线引回灯丝18，并从而帮助加热灯丝，其应该与灯丝间隔开不太大的距离G。通常，光栅30离灯丝18小于大约20mm，例如小于大约10mm。因而例如在具有大约12mm的直径的球形卤素灯泡中，光栅定位在离灯丝不超过大约6mm的距离G处。通常，光栅30离灯丝18间隔开至少1mm的距离g，通常位于灯丝周围的朗缪尔区域之外。因此光栅30平均可从灯丝18间隔开1mm至20mm的距离G。

填充气体可被气密地密封在灯泡室14内，并因而可与衬底S相接触。示例性填充物包括气态卤素，其可呈其元素形式和/或其化合物形式。卤素X可选自氟、氯、溴、碘和砹或其组合。示例性卤素包括如HX的卤化物，例如HBr，以及烷基卤化物RX_n，此处R代表烷基族，例如甲基，而n可从1至3，例如溴化甲烷。在一个实施例中，填充物包括溴和溴化甲烷两者。填充物还可包括填充气体，例如氮、氙、氪、氩或这些气体的混合物。在一些实施例中，填充物单独地或与电极结合用作辐射体。

可选地如图1中所示，在光栅30上可形成一个或多个保护层44，例如一层如氟化物的透明材料，如氟化镁、氧化硅(例如SiO₂)或它们的组合。在该示例性实施例中，层44基本上毗邻光栅30并与光栅30直接接触。示例性的层44封装光栅30，保护其免于环境污染、氧化和/或磨损。在光栅位于内表面34上或以其它方式邻近填充物的情况下，保护层44可具有合适的成分以保护光栅30免受填充物成分的影响。作为备选或附加，在光栅30位于外表面32上的情况下，层44可用作抗反射涂层，或者当光栅位于内表面34上时甚至用作IR反射涂层。层44可具有至少大约10nm，并且通常小于大约1000nm，例如大约100nm的厚度。

参看图3，显示了包括光栅30的灯的另一实施例。在图3中，相似的元件被赋予相同的标号，而新的元件具有新的标号。灯包括圆柱形灯泡10和至少部分地包含在灯泡内的排气管50。排气管50在这个实施例中用作用于光栅30的衬底S。所示的排气管包括圆柱形壁52，其从灯泡10的邻近一端延伸到室中。排气管50的圆顶54提供了灯泡10的顶端。灯丝18通常与排气管是同轴的，并被其围绕，从而使得圆柱形壁52(和光栅30)的下端56位于线圈18的下方(即延伸出)。排气管50的内径e通常大于在灯丝18周围形成的朗缪尔区域的直径以避免过热。排气管50可包括一个或多个对流孔58，其容许填充物在灯丝线圈18周围循环，并防止线圈和光栅变得过热。光栅30设于圆柱形壁52的内表面60上，且因而大体上围绕灯丝18同轴地延伸。如将会懂得的，光栅30可备选地形成于排气管50的外表面62上。

在图3的实施例中，可选择层40的材料，以便在灯泡内表面的温度下抵抗与填充物中的卤素起反应，和/或类似于图1中所示可用抗化学层44进行保护。例如对于填充有含溴气体的灯而言，用于形成层40的一种合适的层材料是钯(Pd)。在存在的情况下，层44或额外的保护层可以是耐热的。

在另一实施例中(图4)，灯泡10被例如由玻璃或石英形成的透明护罩64包围，光栅30(没有按比例绘制)被支承于护罩上。外玻壳66围绕护罩64和玻壳10。

如将会懂得的，任何所公开的灯都可设置在例如图4中所示的外部玻壳中，或设置在带反射性表面的玻壳中，例如在抛物面铝化反射器(PAR)灯或多层面反射器(MR)灯(例如MR11或MR16灯)的情况下。

现在参照图5，不受到任何特定理论的约束，图示了光栅运行的示例性机制。图5显示了衬底S(例如灯泡10或排气管50)和示例性光线的放大的横截面图。光栅30显示为具有通常均匀厚度t的单个层40，其具有相当均匀的孔42的图案，具有通过其中限定的光栅常数g。衬底S例如石英玻璃具有第一折射率n₁。在存在或缺失保护层44时，空气或其它气体层与光栅相接触，保护层44具有第二折射率n₂，其可能与折射率n₁相同或不同。在上下堆叠地提供了多个保护层44的情况下，各个层44可具有相同或不同的折射率。层44可延伸到孔42中，以与衬底S的表面32相接触。层40具有反射性表面70，其能够将入射的IR辐射向灯丝18反射回去。

由衬底S和光栅30(以及保护层44，在存在的情况下)组成的系统透射临界波长λ_cr以下的光。在这个临界波长以上，极大部分的光被从光栅反射回去。已经穿过光栅的光传播的角度由θ表示。临界波长λ_c是θ为距光栅的法线90°(即与衬底平行)时的波长。临界波长依赖于衬底的折射率n₁和保护层的折射率n₂以及光栅参数。虽然利用理论计算可优化光栅常数g，但在一个实施例中，其例如通过形成具有不同w值的灯并确定哪个灯在运行期间具有最高的流明/瓦而被实验性地优化。反射强度的光谱分布，或换句话说，系统的有效反射率依赖于衬底的吸收和光栅材料以及光散射效应。典型的反射率对波长函数显示了反射和透射之间的过渡不像IR反射薄膜形成为多层镜的情况下那样急剧。在卤素灯中，这种效应会降低IR反射回灯丝的效率。然而，光栅的仔细定位和图案参数(例如光栅常数和孔的间距)在极大程度上可抵偿这种效应。反射性表面70的光滑度也影响散射的程度，并因而影响截止的锐度。高度光滑的表面比不太光滑的表面可具有更尖锐的截止。

图6示意性地图示了形成图1的灯的一种示例性方法。在第一步骤中，将连续层40涂敷于衬底表面上，这里是已经形成的灯泡10的外表面32。层40可例如通过旋涂、浸涂、离子辅助沉积(IAD)、真空沉积方法(例如阴极溅镀)、热蒸发、化学汽相沉积(CVD)或物理汽相沉积(PVD)等等而涂敷成涂层。例如，首先通过铜源的热蒸发和铜的真空沉积而将一层铜、金、钯或其它选择的IR反射材料沉积在玻璃或石英玻壳10的外表面或其它衬底S上，达到大约20-1000nm(纳米)之间的厚度，例如大约50-100nm。

之后部分地除去层40，例如形成图案以限定孔42。该图案形成可利用无掩模的工艺来实现，例如利用激光源，如激光头80，或其它准直光、电子源或离子源，以形成微型图案。该图案通过相关联的控制系统，例如电子电路或计算机(未显示)来产生，电子电路或计算机控制激光头80的动作和束的调节。在该示例性实施例中，灯泡围绕灯轴线通过旋转装置(未显示)而旋转，如箭头A所示，同时激光头80沿通常与表面32平行的弧线B移动。控制装置(未显示)可用于连续地控制激光头80的位置，以便在图案形成期间保持激光头80和表面32之间一致的距离。涂层材料从层表面以小点的形式通过被恰当控制且聚焦的激光束以这样一种方式熔化并蒸发，使得这些点共同在功能上形成光栅30。这种所谓的激光蚀刻技术可类似于在CD-ROM刻录中所采用的技术一样执行。然而在该示例性实施例中，点尺寸和点结构及间距是相对均匀的，并且选择成使得所形成的光栅30的可见光范围内的透射率和红外范围内的反射率都足够高。

在该示例性实施例中，对于具有大约12mm直径d的典型球形灯泡而言，图案形成可由单个激光头在大约4-8秒内完成。这比用于典型的多层沉积工艺的时间短得多。如将会懂得的，可采用多个激光头80。例如利用双激光头可将时间大致减半。

在其它实施例中，利用掩模限定孔42。例如在层40上形成光致抗蚀剂层。例如利用经过调节的UV激光束可选择性地对光致抗蚀剂层形成图案。在显影之后，可通过腐蚀从孔去除材料。

之后例如通过上面所公开的用于层40的沉积的任何方法可将保护涂层44涂敷于图案层40上。在一个实施例中，通过蒸发氟化镁源并真空沉积在图案层上可产生氟化镁层。

在另一实施例中，可将预先形成图案的薄膜收缩地卷绕、熔合或以其它方式应用于衬底S上以形成光栅30，该预先形成图案的薄膜可选地还包括保护层。

图7示意性地显示了一种形成图3的灯的示例性方法，其可与图6的方法类似地执行，除非另有说明。在第一步骤中，层40应用于衬底表面上，这里是圆柱形部件84的内表面60，其将构成图3的排气管50，但层40可备选地沉积在外表面上。圆柱形部件84可结合将限定完成的灯中的对流孔58的孔。之后如上所述例如利用激光头80部分地除去层40，例如形成图案以限定孔42的微型图案。在该示例性实施例中，圆柱形部件84围绕其轴线通过旋转装置(未显示)而旋转，如箭头A所示，同时激光头80在通常与表面60平行的方向B上移动。这里，因为表面60通常是圆柱形的，所以方向B可遵循线性路径。可选地，聚焦系统，例如透镜或透镜组86用于控制孔42的形状。例如可选择聚焦系统以产生大体上方形的孔。在图6的实施例中可采用类似的聚焦系统86。

之后在图案层40上可应用保护涂层44。

然后将圆柱形部件84密封在灯泡10的上端，其中光栅30形成在圆柱形部件的下面部分上。之后将灯丝18插入到灯泡10中。然后在其下端进行收缩以限定灯的收缩部分12。之后用填充气体填充灯泡10，并最终在圆顶54处进行密封，从而将填充物密封在灯泡中。

在运行中，电流供给图1，3或4的灯的灯丝18，其造成灯丝通常在所有方向上发射辐射。辐射冲击在光栅30上，并且至少一部分红外辐射(例如至少20％，并且在某些实施例中至少40％或至少60％)被向灯丝18反射回去。将光栅30支承在上面的衬底S可成形为增强将红外辐射向灯丝反射回去的机会，但是应该懂得所反射的辐射可通过光栅30的多次反射而最终到达灯丝18。光栅30容许可见光辐射穿透其中，并穿出灯进入外面。

如将会懂得的，虽然在该示例性实施例中，光栅30在可见光范围内基本上是透射性的，但是光栅30可反射(和/或吸收)某些可见光，特别是如果将临界波长选择成接近可见光范围的上限波长或处于可见光范围内(这里认为是大约400-700nm)。然而在该示例性实施例中，入射在光栅30上的可见光的极大部分被穿过其中透射，例如光栅允许灯丝18所产生的可见光的至少40％且通常为至少60％，或者在某些情况下至少80％从灯透射出去。

在某些实施例中，可在灯泡10的一部分上，例如顶端区域38中形成完全反射性的涂层(不透辐射层)(未显示)，其将所有或大体上所有入射在其上的辐射反射回到灯泡室14中。该层没有孔或基本上没有形成于其中的孔。

虽然就卤素白炽灯描述了示例性的灯，但是应该懂得，示例性光栅30可在其它发射IR范围内的辐射的灯中找到应用，例如陶瓷金属卤素灯、常规白炽灯等等。

在不试图限制示例性实施例的范围的情况下，以下示例示范了光栅的效能。

示例

为了将图1的示例性灯模型化，通过将薄的预先形成图案的膜应用于灯泡外表面上，使传统的卤素灯(G4单端石英(SEQ)灯)的灯泡被光栅覆盖。膜由聚合物衬底上的薄的金属层形成，在金属层中烧有孔。出于实验性目的，形成图案的膜只是简单松散地包绕在灯泡周围，并且没有特别配制保护涂层以承受高的灯工作温度。在应用膜之前，利用在1100和1500nm处来自膜的透射光和反射光的波长测量进行了线圈温度的测量。通过这些测量确定预先形成图案的膜在此波长范围内呈现良好的反射率和差的透射率。

以如此方式形成的被涂覆的灯(灯A)与直流电源相连接，并在各种灯电压下测量电流。对于没有涂层的相同的灯(灯B)和用作反光镜的浸入液体中的相同的灯(灯C)进行比较测量。灯C用作控制测量，因为Hg在整个红外范围内具有良好的反射能力。从4V至8V进行测量。在此电压之上，灯泡温度对于聚合物衬底太高而难以承受，并且其开始熔化。从测量的电流和电压数据计算出功率消耗(V*I)和线圈电阻(V/I)数据，并展示于图8中。因为在线圈温度和测量的线圈电阻之间存在高对应性，所以图8暗示了在相似的环境下，在被涂覆的灯和没有涂层的灯之间存在实际的效率差异。

特别是，从中可以看出在增加衬箔灯的功率消耗的条件下，线圈电阻(即增加线圈温度)A接近灯C(液体中)，或者换句话说，在相同的功率消耗下可达到相似的线圈温度，其高于灯B(空气)中所获得的线圈温度。这种效应可归因于以下事实，即根据普朗克定律，灯丝18在更高的温度下，在较低波长范围内辐射更多的能量，并且穿孔层在较长波长范围内更具反射性，而液体在整个可见光范围和IR范围中都具有良好的反射率。

虽然就卤素白炽灯描述了示例性的灯，但是应该懂得，示例性的光栅可在其它发射IR范围内的辐射的灯中找到应用，例如陶瓷金属卤素灯、常规白炽灯等等。

上面已经参照优选实施例描述了本发明。明显地，通过阅读和理解前面的详细描述人们将想到变型和改型。其意图在于本发明应被解释为包括所有此类变型和改型。

Claims (22)

1.一种灯，包括：

灯泡，其被密封以限定内室；

设置在所述内室内的辐射体，所述辐射体在所述灯的运行期间发射出在光谱的可见光区域和红外区域中的辐射；

光栅，其定位成拦截来自所述辐射体的辐射，所述光栅反射红外辐射并使可见光辐射从其中透射。

2.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述光栅包括用孔形成图案的层。

3.根据权利要求2所述的灯，其特征在于，所述层具有小于2000nm的厚度。

4.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述灯还包括透明衬底，所述光栅被支承于所述透明衬底上。

5.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，所述透明衬底包括所述灯泡的一部分。

6.根据权利要求4所述的灯，其特征在于，所述透明衬底包括至少部分地设置在所述内室内的排气管。

7.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述辐射体包括灯丝。

8.根据权利要求7所述的灯，其特征在于，所述透明衬底通过填充气体而与所述灯丝间隔开。

9.根据权利要求7所述的灯，其特征在于，所述光栅平均与所述灯丝间隔开1mm至20mm的距离。

10.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述辐射体包括设置在所述内室内的含卤素填充物。

11.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述光栅具有20-100nm的厚度。

12.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述光栅主要由金属形成。

13.根据权利要求11所述的灯，其特征在于，所述光栅只包括单个层，所述单个层上可选地具有保护涂层。

14.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，所述灯还包括在所述光栅上的保护涂层。

15.一种形成灯的方法，包括：

在透明衬底上形成层；

使所述层形成图案，以除去所述层的一部分；以及

将其上带有该形成图案的层的所述透明衬底结合到灯中，所述灯包括辐射体，所述辐射体在所述灯的运行期间发射可见光辐射和红外辐射，所述辐射体与所述形成图案的层间隔开，从而在所述灯的运行期间，所述形成图案的层用作光栅，所述光栅对于可见光辐射是大体上透射性的，并且反射红外辐射。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，形成图案包括形成穿过所述层的孔。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，形成图案包括激光蚀刻。

18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述灯包括限定了所述透明衬底的灯泡，并且所述层的形成包括在所述灯泡的表面上形成所述层。

19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述灯包括限定了所述透明衬底的排气管，并且所述层的形成包括在所述排气管的表面上形成所述层。

20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将包含卤素的填充物设置在内室中，所述透明衬底接触所述填充物。

21.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述光栅上形成保护层。

22.一种操作灯的方法，包括：

激励灯的辐射辐射体，使得所述辐射体发射可见光辐射和红外辐射；以及

用光栅拦截所发射的辐射，所述光栅对于可见光辐射是透射性的，并且将红外辐射向所述辐射辐射体反射回去，由此所述灯具有比没有所述光栅更高的每瓦流明输出。

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