CN102484039A - 具有提高效率的红外线卤素灯 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于提高红外线(IR)卤素灯的效率的方法以及具有提高效率的IR卤素灯。在对齐灯本体中的灯丝的方法中，使得其中具有灯丝的灯本体旋转，且管形端部部分被加热和颈缩，这可以帮助将灯丝定位在灯内和减少端部损失。还公开了由玻璃管形成的IR卤素灯，该玻璃管具有小于5mm的OD。玻璃管的减小直径增加了用于IR能量反射的表面积，并降低了端部损失。柱脚或垫圈可以用于将灯丝定位在灯内。

Description

具有提高效率的红外线卤素灯

优先权的要求

本申请要求美国临时专利申请No.61/220872的优先权，该美国临时专利申请No.61/220872的申请日为2009年6月26日，该文献的内容整个结合到本申请中，作为参考。

技术领域

本发明的主题通常属于红外线(IR)卤素灯，更特别是属于用于增加IR卤素灯的效率的方法和装置。

背景技术

双端红外线(IR)卤素灯通常包括石英管、钨丝和填充气体，该填充气体包括惰性气体例如氙气和至少一种卤素气体。这样的灯需要良好限定形状的灯泡和精确对齐的灯丝，以便获得红外线能量采集的最大效率。图1A-B表示了已知的卤素灯107。参考图1A，灯本体102由石英管104形成，该石英管104具有内径ID和外径OD。光发射腔室106(灯泡)利用本领域普通技术人员已知的技术而形成。腔室106具有外部涂层(未示出)。如图1B中所示，灯丝110(该灯丝110可以是钨丝)定位在灯本体102中，该灯丝具有位于腔室106内的卷绕部分。柱脚(spud)112a-b在灯本体的纵向轴线上对齐灯丝110。图1B表示了密封部分114a-b，该密封部分114a-b通过在将灯丝110定位在灯本体内之后密封端部部分108a-b而形成。

腔室106的外表面涂敷有多层薄膜(未示出)，该多层薄膜透射可见辐射(可见光)，并将IR辐射反射回灯丝110。这样的薄膜在例如Cottaar的美国专利6476556中介绍。反射的IR能量由灯丝110重新吸收，以便在不降低可见辐射输出的情况下降低使得灯107工作所需的功率，从而提高效率。重新吸收的IR能量的量非常依赖于灯丝110沿灯107的纵向轴线的径向对齐。错过灯丝110和并不被重新吸收的反射能量最终通过端部部分114a-b而泄露。这样的端部损失对于将IR能量转变成可见辐射不利。

发明内容

使得电灯本体中的灯丝对齐的方法包括提供光透射材料的灯本体。灯本体包括在第一和第二管形端部部分中间的光发射腔室。提供具有耐热金属丝的灯丝组件。将灯丝组件定位在灯本体中，以使得金属丝从光发射腔室延伸至各管形端部部分内。使得灯本体绕它的纵向轴线旋转。加热和颈缩第一管形端部部分的一部分，从而根据需要使得第一管形端部部分的内径和外径减小。端部部分的直径可以充分减小，以便帮助保持灯丝沿灯本体的纵向轴线的位置。加热和颈缩第二管形端部部分的一部分，从而根据需要使得第二管形端部部分的内径和外径减小。端部部分的直径可以充分减小，以便帮助保持灯丝沿灯本体的纵向轴线的位置。

一种制造红外线(IR)卤素灯的方法包括提供光透射材料制成的灯本体。灯本体包括在第一和第二管形端部部分中间的光发射腔室。使得光发射腔室由IR反射涂层来涂覆。提供具有耐热金属丝的灯丝组件。将灯丝组件定位在灯本体中，使得金属丝从光发射腔室延伸至各管形端部部分内。使得灯本体绕它的纵向轴线旋转。加热和颈缩第一管形端部部分的一部分，从而根据需要使得第一管形端部部分的内径和外径减小。端部部分的直径可以充分减小，以便帮助保持灯丝沿灯本体的纵向轴线的位置。加热和颈缩第二管形端部部分的一部分，从而根据需要使得第二管形端部部分的内径和外径减小。端部部分的直径可以充分减小，以便帮助保持灯丝沿灯本体的纵向轴线的位置。密封该端部部分并修整至特定长度。光发射腔室可以在端部部分密封和/或修整之前或之后进行涂覆。

一种双端红外线(IR)卤素灯包括灯本体和灯丝组件。该灯本体包括在密封的端部部分中间的光发射腔室。灯丝组件包括位于腔室中的中间部分，该中间部分轴向穿过各所述端部部分延伸。靠近腔室的各轴向端部的灯本体被颈缩，以便在颈缩部分中减小灯本体的内径和外径。

一种双端红外线(IR)卤素灯包括灯本体和定位在灯本体中的灯丝组件。灯本体包括在密封的管形端部部分中间的光发射腔室，该管形端部部分具有4mm或更小的外径以及2mm或更小的内径。

一种双端红外线(IR)卤素灯包括灯本体和灯丝组件。该灯本体具有在密封的管形端部部分中间的光发射腔室。灯丝组件包括中间部分和一对垫圈(bead)。该中间部分定位在腔室中和轴向穿过各所述端部部分延伸。各垫圈套住在灯本体的端部部分中的相应的轴向延伸部分。

附图说明

下述内容通过附图变得清楚，该附图用于示例说明目的，而不需要按比例。

图1A-B表示了已知的卤素灯。

图2A-F表示了根据一些实施例在各个处理阶段中的双端红外线(IR)卤素灯的部件。

图3A-E表示了根据利用柱脚的一些实施例在各个处理阶段中的双端IR卤素灯的部件。

图4A-E表示了根据利用垫圈的一些实施例在各个处理阶段中的双端IR卤素灯的部件。

图5是根据利用颈缩的一些实施例制造的灯的视图。

具体实施方式

各个实施例通过降低端部损失和/或增加卤素灯的IR反射表面积而对现有技术进行改进，从而增加总体灯效率。

图2A-2F表示了根据一些实施例在各个处理阶段中的双端红外线(IR)卤素灯的部件。图2A表示了灯本体103，该灯本体103具有在管形端部部分109a-b(统称为109)中间(之间)的光发射腔室106。腔室106可以为球状，且在一些实施例中，腔室106为椭圆体形或者球形。腔室106的外表面可以涂敷有涂层151，该涂层151反射IR辐射和透射可见光。涂层151可以为多层薄膜，该多层薄膜透射可见辐射(可见光)和反射IR辐射。这样的薄膜在例如Cottaar的美国专利6476556中所述。反射的IR能量通过在腔室内的金属丝(后面将介绍)来重新吸收，以便在并不减少可见辐射输出的情况下降低灯工作所需的功率。在一些实施例中，涂层151施加在腔室106的外表面上，并延伸超过颈缩部分134a-b。涂层151可以在形成灯泡之前施加在灯本体103上。也可选择，涂层151可以在形成灯泡之后施加在灯本体上。

图2B是具有耐热金属丝(灯丝)112的灯丝组件110的视图，该耐热金属丝112可以是钨制造的灯丝。金属丝112可以在卷绕部分中卷绕成例如双卷绕结构，并在引入线部分114a-b(统称为114)处展开，如图2中所示。卷绕部分是灯丝组件110的中间(中心)部分。展开的引入线部分112的各远端附接在箔116a-b(统称为116)上，该箔116a-b可以是钼箔。灯丝组件110可以具有弯曲部分118a-b(统称为118)，该弯曲部分118a-b附接在箔116的各远端上，并形成组件的相应远端。弯曲部分118的尺寸设置成当灯丝组件110位于灯本体内时与灯本体103的端部部分109的内壁120摩擦接合，如下面在图2C的说明中所述。各弯曲部分118的尺寸设置成在两个或更多点处与相应端部部分109的内壁接触。例如，弯曲部分118a的尺寸设置成至少在点A和B处与内壁120接触。在一些实施例中，各弯曲部分118处于单个平面中。例如，各弯曲部分118可以是反向弯曲部分，它具有发夹形状，如图2B中所示，朝着中间部分112而往回弯曲。在其它实施例(未示出)中，各弯曲部分并不处于单个平面中。

灯丝组件110位于灯本体103内，使得金属丝112从腔室106延伸到各管形端部部分109中。因此，中间部分112(在图2A-F的示例中，该中间部分112是卷绕部分)定位在腔室106中，并沿轴向延伸穿过各端部部分109。弯曲部分118与端部部分109的内壁120摩擦接合，以便在灯本体103内沿纵向固定灯丝组件110的位置。在一些实施例中，灯本体103(具有定位在其中的灯丝组件110，如图2C所示)“收缩成颈状”(颈缩)，以便产生环状组件130，如图2D中所示。在一些实施例中，灯本体103通过使它绕纵向轴线132旋转而在所需部分处颈缩。在腔室106的轴向端部(即腔室沿纵向轴线的端部)处，一个端部部分109(例如端部部分109a)的一部分134a被加热。被加热部分134a使用盘(未示出)来颈缩，该盘具有与灯本体103的纵向轴线132平行的旋转轴线，它可沿灯本体的半径运动。盘的周边边缘与端部部分109a的外表面接触，并沿端部部分的半径朝着纵向轴线132向内运动，从而在所需位置处减小端部部分109a的内径和外径。盘可以通过步进马达来控制，如本领域普通技术人员已知。被加热部分134a可以充分颈缩，以便帮助保持灯丝沿灯本体纵向轴线132的位置。

另一端部部分109b的一部分134b被加热，且该被加热部分134b颈缩，如上面对于颈缩部分134a所述。被加热部分134b可以充分颈缩，以便帮助保持灯丝沿灯本体的纵向轴线132的位置。

在一些实施例中，当环状组件130仍然自旋时，一个端部部分(例如端部部分109a)例如通过在车床(lathe)上收缩密封该端部部分而气密密封，如本领域普通技术人员已知。另一端部部分109b可以以类似方式密封。因此，制成具有密封端部部分142a-b的环状灯(burner)140，如图2E中所示。

如图2F中所示，环状灯140在两端进行修整，以便产生被修整的灯150。被修整的灯150准备进行最后的处理(finishing)，例如用于安装在壳体内，如图5中所示。

根据一些实施例，使得端部部分颈缩将灯丝组件110定心在腔室106中，即保证金属丝的中间部分112沿纵向轴线132定位。使得灯本体颈缩还通过使得比现有技术IR卤素灯多的IR辐射反射回灯丝112而有利地增加效率。能够具有这样的效率增益是因为如图2D中所示，使得灯本体颈缩将减小灯本体103在颈缩部分134a-b处的直径，从而增加腔室106可用于IR反射的表面积。而且，使得灯本体颈缩降低了端部损失，以便进一步增加效率，因为从腔室106内部进入管形端部部分109相应内部的相应导管在该颈缩部分134a-b处变窄。

在一些实施例中，各端部部分109包括小于4mm的内径。各端部部分109的外径可以小于5mm。在一些实施例中，端部部分109的内径和外径可以分别是2mm或更小和4mm或更小。已经发现，通过由具有减小直径(内径和外径)的管形成灯本体(相对于在现有技术中使用的普通5mmOD管)，将通过降低端部损失和增加腔室106上的IR涂层151的表面积而增加效率。

图3A-E表示了根据一些实施例的双端IR卤素灯的部件在各个处理阶段中的情况，这些实施例利用柱脚来帮助定位灯丝。图3A表示了灯本体103，该灯本体103具有腔室106和端部部分109。如图3B中所示，灯丝组件160包括：灯丝的中间部分112，该中间部分112可以是卷绕部分；以及柱脚152a-b(统称为152)。中间部分112位于腔室106中，如图3C中所示，并轴向穿过各端部部分109延伸。各柱脚152具有环形形状，它的外径等于灯本体103的相应端部部分109的内径，以使得柱脚152与端部部分的内壁120接触。这样，当灯丝组件160位于灯本体103内时，柱脚152支承各端部部分109。因此，柱脚152帮助沿灯本体103的纵向轴线在腔室106中定位灯丝。根据一个实施例，柱脚152比现有技术的柱脚小(具有更小的环直径)，这通过增加腔室106的IR涂层151的表面积而导致增加效率。

图4A-E表示了根据一些实施例双端IR卤素灯的部件在各个处理阶段中的情况，这些实施例利用垫圈(bead)来帮助定位灯丝。图4A表示了灯本体103，该灯本体103具有腔室106和端部部分109。如图4B中所示，灯丝组件170包括：灯丝的中间部分112，该中间部分112可以是卷绕部分；以及垫圈172a-b(统称为172)。中间部分112位于腔室106中，如图4C中所示，并轴向穿过各端部部分109延伸。垫圈可以具有任意合适形状，例如球形或圆柱形。根据所示实施例，各垫圈172可以是玻璃状光透射材料(例如玻璃或石英)制成的圆柱形垫圈。各垫圈172限定了中心开口，灯丝组件的相应展开引入线部分穿过该中心开口。垫圈172的尺寸设置成与相应端部部分109的内壁120接触，以便帮助沿灯本体109的纵向轴线在腔室106中定位灯丝。

图5是表示根据利用颈缩的一些实施例(例如图2F中)制造的灯的视图。该灯180包括在抛物线镀铝反射器(PAR)壳体182中的修整的灯150。这样的壳体为本领域普通技术人员已知。灯180可以为具有PAR30尺寸(即3.75英寸直径)的12V灯；也可以使用其它的尺寸和电压。

尽管这里表示和介绍了实施例，但是本发明并不局限于所示细节，因为本领域普通技术人员能够在权利要求的等效物的范围内进行多种变化和结构改变。

Claims (29)

1.一种对齐电灯本体中的灯丝的方法，所述方法包括：

提供光透射材料制成的灯本体，所述灯本体包括位于第一管形端部部分和第二管形端部部分中间的光发射腔室；

提供包括耐热金属丝的灯丝组件；

将灯丝组件定位在灯本体中，使得耐热金属丝从光发射腔室延伸至各管形端部部分内；

使得灯本体绕灯本体的纵向轴线旋转；

加热第一管形端部部分的一部分；

使得第一管形端部部分的被加热部分颈缩；

加热第二管形端部部分的一部分；以及

使得第二管形端部部分的被加热部分颈缩。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：使得第一管形端部部分的被加热部分或第二管形端部部分的被加热部分颈缩的步骤包括使得其旋转轴线与灯本体的旋转轴线平行的盘与第一管形端部部分的外表面或第二管形端部部分的外表面接触，并使得所述盘沿第一管形端部部分的半径或第二管形端部部分的半径朝着灯本体的纵向轴线运动，从而在所需位置处减小第一管形端部部分的直径或第二管形端部部分的直径。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：光发射腔室为球状，第一管形端部部分和第二管形端部部分在所述光发射腔室附近颈缩。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：光发射腔室为椭圆形。

5.根据权利要求3所述的方法，其中：光发射腔室为球形。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：灯丝组件包括耐热金属丝，所述耐热金属丝具有中心的卷绕部分和展开的引入线部分，所述引入线部分从卷绕部分的各端沿轴向延伸，其中，卷绕部分定位在灯本体的光发射腔室内，各展开的引入线部分延伸到灯本体的第一管形端部部分和第二管形端部部分的其中一个管形端部部分中。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：第一管形端部部分和第二管形端部部分充分颈缩，以便保持沿灯本体的纵向轴线定位在第一管形端部部分和第二管形端部部分中的灯丝组件的各展开的引入线部分的位置。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：灯丝组件包括形成灯丝组件的各远端的弯曲部分，弯曲部分的尺寸设置成与灯本体的第一管形端部部分的内壁和第二管形端部部分的内壁摩擦接合，从而沿纵向固定灯丝组件在灯本体内的位置。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：弯曲部分是朝着灯丝组件的中间部分弯曲的反向弯曲部分。

10.根据权利要求1所述的方法，其中：第一管形端部部分和第二管形端部部分具有5mm或更小的外径。

11.根据权利要求10所述的方法，其中：第一管形端部部分和第二管形端部部分具有4mm或更小的外径。

12.一种制造红外线(IR)卤素灯的方法，所述方法包括：

提供光透射材料制成的灯本体，所述灯本体包括位于第一管形端部部分和第二管形端部部分中间的光发射腔室；

将光发射腔室涂覆IR反射涂层；

提供包括耐热金属丝的灯丝组件；

将灯丝组件定位在灯本体中，使得耐热金属丝从光发射腔室延伸至第一管形端部部分和第二管形端部部分的每一个内；

使得灯本体绕灯本体的纵向轴线旋转；

加热第一管形端部部分的一部分；

使得第一管形端部部分的被加热部分颈缩；

加热第二管形端部部分的一部分；

使得第二管形端部部分的被加热部分颈缩；

密封所述第一管形端部部分和第二管形端部部分；以及

修整所述第一管形端部部分和第二管形端部部分至规定长度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：密封第一管形端部部分和第二管形端部部分的步骤包括收缩密封所述第一管形端部部分和第二管形端部部分。

14.根据权利要求12所述的方法，其中：第一管形端部部分和第二管形端部部分具有5mm或更小的外径。

15.根据权利要求12所述的方法，其中：第一管形端部部分和第二管形端部部分具有4mm或更小的外径。

16.根据权利要求12所述的方法，其中：将光发射腔室涂覆IR反射涂层的步骤在密封第一管形端部部分和第二管形端部部分的步骤之前进行。

17.根据权利要求12所述的方法，其中：将光发射腔室涂覆IR反射涂层的步骤在密封第一管形端部部分和第二管形端部部分的步骤之后进行。

18.一种双端红外线(IR)卤素灯，包括：

灯本体，所述灯本体具有位于密封的端部部分中间的光发射腔室；以及

灯丝组件，所述灯丝组件具有位于所述光发射腔室中的中间部分，所述中间部分沿轴向延伸穿过所述端部部分中的每一个；

其中，所述灯本体包括在所述光发射腔室的各轴向端部附近的颈缩部分。

19.根据权利要求18所述的灯，还包括：位于形成所述光发射腔室的灯本体的外表面上的IR反射涂层。

20.根据权利要求19所述的灯，其中：所述IR反射涂层在从所述灯本体的纵向中心延伸超过灯本体的各颈缩部分的区域中覆盖灯本体的外表面。

21.根据权利要求18所述的灯，其中：所述光发射腔室为椭圆形或者球形。

22.根据权利要求18所述的灯，其中：所述端部部分包括具有5mm或更小外径的管形部分。

23.根据权利要求22所述的灯，其中：所述端部部分包括具有4mm或更小外径的管形部分。

24.一种双端红外线(IR)卤素灯，包括：

灯本体，所述灯本体具有位于密封的管形端部部分中间的光发射腔室，所述管形端部部分具有4mm或更小的外径以及2mm或更小的内径；以及

灯丝组件，所述灯丝组件定位在灯本体中。

25.根据权利要求24所述的灯，其中：所述灯丝组件包括一对柱脚，所述一对柱脚具有2mm或更小的直径。

26.一种双端红外线(IR)卤素灯，包括：

灯本体，所述灯本体具有位于密封的管形端部部分中间的光发射腔室；以及

灯丝组件，所述灯丝组件包括：

耐热金属丝，所述耐热金属丝位于所述光发射腔室中并沿轴向延伸穿过各所述管形端部部分；以及

一对垫圈，所述一对垫圈中的每一个都套住在所述灯本体的管形端部部分中延伸的所述耐热金属丝的一部分。

27.根据权利要求26所述的灯，其中：所述垫圈为圆柱形或球形。

28.根据权利要求27所述的灯，其中：所述垫圈具有2mm或更小的直径。

29.根据权利要求26所述的灯，其中：所述垫圈由玻璃或石英形成。

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