DE102006013142A1

DE102006013142A1 - Kombiniertes optisches Filtersystem für eine NIR-Lampe

Info

Publication number: DE102006013142A1
Application number: DE200610013142
Authority: DE
Inventors: Reinhard Schäfer
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-27

Abstract

Offenbart ist eine Glühlampe 1, insbesondere Halogenglühlampe, zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in einem nahinfraroten Wellenlängenbereich (NIR-Wellenlängenbereich) mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß 8, einem von dem Lampengefäß 8 umgebenen Leuchtmittel 12, einem auf dem Lampengefäß 8 angeordneten Interferenzfilter 28, das ein oder zwei Schichtstapel 30, 32 mit einer Vielzahl optisch niedrigbrechender und optisch hochbrechender Schichten aufweist, und einem Absorptionsfilter zur Absorption von ungewünschten Lichtspektren, wobei das Absorptionsfiler selbst von dem Lampenglas gebildet wird. Erfindungsgemäß hat das Absorptionsfilter 30 eine geringe Transmission für Licht bis in den roten Spektralbereich, wobei das Interferenzfilter 28 aufgrund der weiteren Schichtstapel 30, 32 eine Filterkante im NIR-Wellenlängenbereich besitzt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Glühlampe zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in einem nahinfraroten Wellenlängenbereich (NIR-Wellenlängenbereich) mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß (8) und einem auf dem Lampengefäß (8) angeordneten Interferenzfilter (28), das mehrere Schichtstapel (30, 32) mit einer Vielzahl optisch niedrigbrechender und optisch hochbrechender Schichten aufweist, und ein Absorptionsfilter (10) zur Absorption von ungewünschten Lichtspektren vorhanden ist, wobei das Interferenzfilter (28) aufgrund der weiteren Schichtstapel (30, 32) eine Filterkante im NIR-Wellenlängenbereich besitzt.
Stand der Technik
Derartige Glühlampen finden beispielsweise im Bereich der Fahrzeugtechnik als NIR (nahinfrarot)-Lichtquelle von aktiven Nachtsichtgeräten Verwendung.
Bei derartigen, beispielsweise an Fahrzeugen angeordneten Nachtsichtgeräten sendet ein an der Fahrzeugfront angebrachter NIR-Scheinwerfer nahinfrarote Strahlung aus, die von Gegenständen auf der Fahrbahn oder am Fahrbahnrand reflektiert und durch eine mit CCD- oder CMOS-Sensoren bestückte digitale Kamera erfasst wird. Das von der Kamera empfangene Bild wird auf einem Flachbildschirm im Fahrzeuginneren dargestellt oder mittels eines Head-up Displays im Sichtfeld des Fahrers gegen die Windschutzscheibe projiziert. Durch den Einsatz von aktiven Nachtsichtgeräten werden für den Fahrzeuglenker Objekte sichtbar, bevor sie mit herkömmlichen Autoscheinwerfern erkennbar sind.
Damit der NIR-Scheinwerfer vom Gegenverkehr nicht mit Heck- oder Bremsleuchten verwechselt wird, ist es erforderlich, alles Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich durch ein optisches Filtersystem komplett zu unterdrücken.
Der Übergangsbereich vom unterdrückten sichtbaren Wellenlängenbereich (VIS-Bereich) zum bildwirksamen NIR-Wellenlängenbereich muss dabei durch eine steile Filterkante sehr schmal sein. Aufgrund der steilen Filterkante wird einerseits verhindert, dass der Übergangsbereich im VIS-Wellenlängenbereich liegt und ungewünschtes rotes Restlicht abgestrahlt wird und andererseits verhindert, dass der Übergangsbereich zu weit in den NIR-Bereich verläuft und die Strahlungsintensität in diesem Bereich abnimmt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10023 936 A1 ist eine Glühlampe zur Erzeugung von Licht im sichtbaren roten Farbspektrum bekannt, deren Lampengefäß eine hitzebeständige oxidische Interferenzfilterbeschichtung bestehend aus fünf Schichtstapeln aufweist. Der erste Schichtstapel des Interferenzfilters bildet eine Absorptionsschicht mit zwei integrierten dünnen Absorberschichten zur Absorption von ungewünschten blauen und violetten Lichtspektren aus. Die in den nachfolgenden vier Schichtstapeln aufgebrachte Interferenzbeschichtung besteht aus optisch niedrigbrechenden und optisch hochbrechenden Schichten und dient zur weiteren Unterdrückung von Licht aus dem violetten und blauen Spektralbereich und zur Einstellung der Filterkante des Interferenzfilters im sichtbaren roten Spektralbereich.

Des weiteren ist aus Stand der Technik bekannt, dass die Anzahl der Schichtstapel bei solchen Lampen durch das Einfärben des Lampengetäßes selbst reduziert werden kann. Dies ist beispielsweise in der nachveröffentlichten DE 10 2004 055 081 A1 offenbart. In dieser Anmeldung wird eine Glühlampe zur Erzeugung von Licht in einem roten Spektralbereich offenbart mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß, einer von dem Lampengefäß umgebenen Glühwendel und einem auf dem Lampengefäß angeordneten Interferenzfilter, das mehrere optisch niedrigbrechende und optisch hochbrechende Schichten aufweist. Dabei bildet das Lampengefäß selbst das Absorptionsfilter aus, das die ungewünschte Lichtspektren absorbiert, wobei die Farbortverschiebung in den roten Spektralbereich durch das Interferenzfilter erfolgt.

Derartige Glühlampen erzeugen aufgrund ihrer steilen Filterkante bei einer Wellenlänge von ca. 590 nm sichtbares rotes Licht. Um die Filterkante in den NIR-Wellenlängenbereich zu verschieben, müssen für das Interferenzfilter dickere Schichten verwendet werden, die allerdings eine Durchlässigkeit im kurzwelligen VIS-Bereich bewirken und dadurch für NIR-Anwendungen ungewünschtes Restlicht abgestrahlt wird.

Aus der nachveröffentlichenten Patenanmeldung DE 10 2005 005 754 A1 ist eine Glühlampe zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in einem nahinfraroten Wellenlängenbereich (NIR-Wellenlängenbereich) bekannt, die ein lichtdurchlässiges Lampengefäß, das ein Leuchtmittel umgibt, und ein auf dem Lampengefäß angeordnetes Interferenzfilter, das mehrere Schichtstapel mit einer Vielzahl optisch niedrigbrechender und optisch hochbrechender Schichten aufweist, umfasst. Der erste Schichtstapel des Interferenzfilters ist als Absorptionsfilter zur Absorption von ungewünschten Lichtspektren mit zumindest zwei Absorptionsschichten und einer, zwischen den Absorptionsschichten angeordneten, optisch niedrigbrechenden Zwischenschicht ausgebildet. Dadurch hat das Absorptionsfilter eine geringe Transmission für Licht bis in den roten Spektralbereich, wobei das Interferenzfilter aufgrund der weiteren Schichtstapel eine Filterkante im NIR-Wellenlängenbereich besitzt.

Aufgrund der geringen Transmission des Absorptionsfilters im roten Spektralbereich werden gegenüber dem Stand der Technik zwar schon weniger Schichtstapel benötigt, da die Schichtdicken der folgenden Schichtstapel auf eine steile Filterkante und eine hohe Transmission für Licht aus dem NIR-Spektralbereich optimiert werden können. Dadurch wird elektromagnetische Strahlung im gewünschten NIR-Bereich abgestrahlt und die Abstrahlung von ungewünschtem roten Restlicht weitgehend verhindert.

Nachteilig an dieser NIR-Lampe ist jedoch, dass sie in der Herstellung aufgrund des immer noch aufwändigen Schichtaufbaus relativ teuer ist. Darüber hinaus wird die Lichtintensität durch die Vielzahl von Schichten verringert, wodurch die Leuchtkraft der Glühlampe reduziert wird.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine NIR-Lampe bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen ist und die gegenüber den Lampen aus dem Stand der Technik bzgl. ihrer Unterdrückung von sichtbarem Licht bei gleichzeitiger maximalen Durchlässigkeit im NIR-Wellenlängenbereich optimiert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch eine Glühlampe zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in einem nahinfraroten Wellenlängenbereich (NIR-Wellenlängenbereich) mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß (8) und einem auf dem Lampengefäß (8) angeordneten Interferenzfilter (28), das mehrere Schichtstapel (30, 32) mit einer Vielzahl optisch niedrigbrechender und optisch hochbrechender Schichten aufweist, und ein Absorptionsfilter (10) zur Absorption von ungewünschten Lichtspektren vorhanden ist, wobei das Interferenzfilter (28) aufgrund der weiteren Schichtstapel (30, 32) eine Filterkante im NIR-Wellenlängenbereich besitzt, wobei das Absorptionsfilter (10) durch das Lampengefäß (8) selbst ausgebildet ist, und eine geringe Transmission für Licht bis in den roten Spektralbereich und eine hohe Transmission für Licht aus dem NIR-Wellenlängenbereich aufweist.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.

Die erfindungsgemäße Glühlampe zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in einem nahinfraroten Wellenlängenbereich (NIR-Wellenlängenbereich) hat ein lichtdurchlässiges Lampengefäß, das ein Leuchtmittel umgibt und ein auf dem Lampengefäß angeordnetes Interferenzfilter, das mehrere Schichtstapel mit einer Vielzahl optisch niedrigbrechender und optisch hochbrechender Schichten aufweist. Das Lampengefäß weist ein durchgefärbtes oder beschichtetes Lampenglas auf, das als Absorptionsfilter ausgebildet ist. Das so ausgebildete Absorptionsfilter hat eine geringe Transmission für Licht bis in den roten Spektralbereich, während das Interferenzfilter aufgrund der Schichtstapel eine Filterkante im NIR-Wellenlängenbereich besitzt. Aufgrund der geringen Transmission des Absorptions filters bis in den roten Spektralbereich werden gegenüber dem Stand der Technik weniger Schichtstapel benötigt, da die Schichtdicken der folgenden Schichtstapel auf eine steile Filterkante und eine hohe Transmission für Licht aus dem NIR-Spektralbereich optimiert werden können. Dadurch wird elektromagnetische Strahlung im gewünschten NIR-Bereich abgestrahlt und die Abstrahlung von ungewünschtem roten Restlicht weitgehend verhindert.

Vorzugsweise ist das Absorptionsfilter derart ausgebildet, dass eine geringe Transmission für Licht bis in den roten Spektralbereich und eine hohe Transmission für elektromagnetische Strahlung aus dem NIR-Wellenlängenbereich gewährleistet ist.

Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Lampengefäß aus durchgefärbtem und/oder beschichtetem Lampenglas besteht, welches gelbliches, amberfarbiges, oder rotfarbiges Licht emittiert (Gelb- bzw. Rotglas), wodurch die ungewünschten Lichtspektren absorbiert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Gelbglas wird eine Absorption von Licht aus den violetten, blauen, grünen und teilweise gelben Wellenlängenbereichen zuverlässig absorbiert. Noch vorteilhafter ist die Verwendung von Rotglas. In diesem Fall wird sogar Licht aus dem roten Spektralbereich absorbiert.

Dies bewirkt, dass die Anzahl der Schichtstapel der NIR-Lampe aus dem Stand der Technik reduziert werden kann. Erfindungsgemäß kann auf einen Absorptionsschichtstapel verzichtet werden, der aus 2 Schichten Fe₂O₃ und einer dazwischen liegenden Schicht SiO₂ besteht. Dadurch besteht das jetzt verwendete Interferenzfilter nur noch aus absorptionsfreien, dielektrischen Schichten.

Wird Rotglas verwendet kann sogar auf einen Schichtstapel verzichtet werden, der normalerweise 17 alternierend angeordnete Schichten aus Nb₂O₅ oder TiO₂ und SiO₂ besteht, und dessen Schichtdicke so gewählt wird, dass eine Absorption im roten Spektralbereich umfasst. Dieser Wegfall ist besonders vorteilhaft, da in diesem Fall nur noch ein einziger Schichtstapel auf das Lampenglas aufgebracht werden muss, wodurch die Herstellungskosten deutlich gesenkt werden können.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Lampengefäß mit einer temperaturfesten Beschichtung, insbesondere mit Amberlack, Rotlack oder einem Sol-Gel-Absorptionsfilter beschichtet. Die Beschichtung mit amberfarbigem Sol-Gel oder Lack, welcher die ungewünschten violetten, blauen bis gelblichen Wellenlängenbereiche absorbiert, kann mittels aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Beschichtungsverfahren, beispielsweise durch Sprühen oder Tauchen erfolgen.

Vorteilhafterweise weist das Absorptionsfilter in dem Wellenlängenbereich bis 600 nm eine Transmission von nahezu 0 %, insbesondere < 5 % auf.

Die Filterkante des Interferenzfilters ist aufgrund der obigen Erläuterungen vorzugsweise derart steil ausgebildet, dass der Übergang der Transmission von 10 % auf 80 % in einem Wellenlängenbereich von kleiner oder gleich 50 nm erfolgt. Insbesondere ist das Interferenzfilter derart optimiert, dass die Filterkante im NIR-Wellenlängenbereich, d.h. in einem Wellenlängenbereich von etwa 760 nm bis 1000 nm, vorzugsweise im Bereich von 780 nm bis 790 nm liegt. Dadurch wird gewährleistet, dass die erfindungsgemäße Glühlampe ein Lichtspektrum im NIR-Wellenlängenbereich emittiert und die Abstrahlung von ungewünschtem roten Restlicht verhindert wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die optisch niedrigbrechenden Schichten SiO₂-Schichten und die optisch hochbrechenden Schichten Nb₂O₅-Schichten. Es können aber auch andere, in der Dünnschichttechnik übliche Materialien verwendet werden, wie z.B. TiO₂, Ta₂O₅, ZrO₂, HfO₂, oder Metallnitride. Die Interferenzfilterbeschichtung kann mittels aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Beschichtungsverfahren, beispielsweise durch einen Sputter- oder CVD-Prozess erfolgen.

Die optisch niedrigbrechenden Schichten weisen im Wesentlichen eine Schichtdicke im Bereich von etwa 100 nm bis 130 nm und die optisch hochbrechenden Schichten im Wesentlichen eine Schichtdicke im Bereich von etwa 30 nm bis 80 nm auf und sind alternierend auf dem Lampengefäß angeordnet.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, das Interferenzfilter abhängig von der verwendeten Lampenglasfärbung als ein oder zwei Schichtstapel auszubilden, wobei der erste Schichtstapel des Interferenzfilters vorzugsweise von einer optisch hochbrechenden Schicht mit einer Schichtdicke von etwa 10 nm bis 20 nm begonnen und/oder der zweite bzw. einzige Schichtstapel des Interferenzfilters von einer optisch hochbrechenden Schicht mit einer Schichtdicke von etwa 25 nm bis 45 nm abgeschlossen wird.

Die erfindungsgemäße Glühlampe kommt vorzugsweise als Infrarotstrahler bei Nachtsichtgeräten, insbesondere in einem NIR-Fahrzeugscheinwerfer zum Einsatz. Sie kann aber auch als Infrarotstrahler für Heizzwecke verwendet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Seitenansicht einer Glühlampe gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
2: Transmissionskurven der erfindungsgemäßen ein bzw. zwei Schichtstapel des Interferenzfilters im Vergleich mit der Transmissionskurve der gesamten erfindungsgemäßen Glühlampe.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1 zeigt eine Glühlampe 1 zur Erzeugung von Licht in einem NIR-Wellenlängenbereich, die beispielsweise als Lichtquelle für ein aktives Nachtsichtgerät in einem NIR-Fahrzeugscheinwerfer verwendet wird. Diese Glühlampe 1 besitzt einen als Quetschdichtung 2 ausgebildeten Lampensockel 4 und ein um eine Lampenachse A-A rotationssymmetrisches über einen Pumpenstengel 6 abgedichtetes Lampengefäß 8 aus durchgefärbtem Lampenglas 10, welches ein Leuchtmittel 12 umgibt. Bei dem Leuchtmittel 12 handelt es sich um eine axial in dem Lampengefäß 8 ausgerichtete Glühwendel 16, deren Wendelabgänge 14 jeweils mit einer in der Quetschdichtung 2 des Lampengefäßes 8 eingebetteten Molybdänfolie 18, 20 verschweißt sind. Die Molybdänfolien 18, 20 sind jeweils mit einem aus der Quetschdichtung 2 herausragenden Stromzuführungsdraht 22, 24 verbunden. Das Lampengefäß 8 besteht aus durchgefärbtem Lampenglas 10 und bildet erfindungsgemäß ein Absorptionsfilter aus, das ungewünschte Lichtspektren wie bspw. blaugrünes bis gelbrotes Streulicht absorbiert. Die im Wesentlichen gesamte äußere Oberfläche 26 des Lampengefäßes 8 ist mit einem Interferenzfilter 28 beschichtet, das für elektromagnetische Strahlung im NIR-Wellenlängenbereich eine hohe Transmission besitzt und für elektromagnetische Strahlung anderer Spektralbereiche nahezu undurchlässig ist.
Anstelle des durchgefärbten Lampenglases 10 kann auch eine temperaturfeste Beschichtung des Lampengefäßes 8, insbesondere ein Lack, als Absorptionsfilter verwendet werden, die auf das Lampenglas 10 aufgetragen wird.
Aufgrund der Ausbildung des Lampengefäßes 8 als Absorptionsfilter, werden gegenüber dem Stand der Technik keine zusätzlichen, zwischen den Interferenzschichten angeordneten Absorptionsschichten in der Interferenzfilterbeschichtung 28 benötigt. Dadurch kann das Interferenzfilter 28 aus ein bis zwei anstatt drei bis fünf, wie beim Stand der Technik benötigten, Schichtstapeln aufgebaut werden, wodurch sich der Schichtaufbau bei verringertem Herstellungsaufwand erheblich vereinfacht.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird als Lampenglas ein Gelbglas verwendet, so dass das Interferenzfilters 28 aus zwei Schichtstapel 30 und 32 besteht. Kommt statt dem hier dargestellten Gelbglas ein Rotglas zum Einsatz kann der Schichtstapel 30 entfallen.
Das Interferenzfilter 28 besteht in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus 33 Interferenzschichten, die auf der äußeren Oberfläche 26 des Lampengefäßes 8 angeordnet sind, wobei die optisch niedrigbrechenden und optisch hochbrechenden Schichten alternierend in Sputtertechnik auf das Lampengefäß 8 aufgebracht werden. Der Schichtaufbau kann dabei folgendermaßen beschrieben werden: (14H 116L 26H)8 (35H 117L 36H)8 Dabei bedeutet H das optisch hochbrechende Schichtmaterial Nb₂O₅ oder TiO₂ und L das optisch niederbrechende Material SiO₂. Die Zahlen in den Klammern geben die physikalischen Schichtdicken in nm an, während die Zahlen außerhalb der Klammern die Anzahl der Wiederholungen anzeigen. Berechnet man diese Klammer ergeben sich die vorgenannten 33 Schichten.
Durch die erfindungsgemäß geringe Transmission des als Absorptionsfilter ausgebildeten Lampengefäßes bis in den roten Spektralbereich, werden gegenüber dem Stand der Technik nur ein bis zwei statt drei bis fünf Schichtstapel benötigt, da die Schichtdicken der Schichtstapel 32 bzw. 30, 32 auf eine steile Filterkante und eine hohe Transmission für Licht aus dem NIR-Spektralbereich optimiert sind. Dadurch wird Licht im gewünschten NIR-Bereich abgestrahlt und die Abstrahlung von unerwünschtem roten Restlicht verhindert.
Im dem hier dargestellten Fall von zwei Schichtstapeln- also einem gelben Lampenglas, wird der erste Schichtstapel 30 von einer achtmal wiederholten Schichtenfolge gebildet, die aus optisch hochbrechenden Schichten aus Nb₂O₅ (Niobiumpentoxid) und optisch niedrigbrechenden Schichten aus SiO₂ besteht. Dieser erste Schichtstapel 30 besitzt eine geringe Transmission für Licht aus dem violetten und blauen Spektralbereich und dient neben dem von dem Lampengefäß gebildeten Absorptionsfilter zur weiteren Unterdrückung von grünen, gelben und roten Lichtspektren.
Der zweite bzw. einzige (im Fall eines roten Lampenglases) Schichtstapel 32 wird ebenfalls von einer achtmal wiederholten Schichtenfolge gebildet, die aus optisch hochbrechenden Schichten aus Nb₂O₅ und optisch niedrigbrechenden Schichten aus SiO₂ besteht und dient neben der Unterdrückung von roten Lichtspektren zur Einstellung der Filterkante des Interferenzfilters 28 im NIR-Wellenlängenbereich bei ungefähr 790 nm. Die Schichtdicken der Nb₂O₅- und SiO₂-Schichten sind in diesem Stapel derart optimiert, dass das Interferenzfilter 28 bei einer Lichtwellenlänge von etwa 790 nm einen steilen Übergang von dem sichtbaren Spektralbereich geringer Transmission zu dem NIR-Bereich hoher Transmission aufweist.
In 2 ist das Transmissionsverhalten des in 1 beschriebenen Ausführungsbeispiels – also das Transmissionsverhalten des als Absorptionsfilter ausgebildeten Lampenglas, zusammen mit den zwei das Interferenzfilter bildenden Schichtstapeln 30 und 32, in Kurve 34 dargestellt. Die ebenfalls gezeigten Kurven 36 und 38 zeigen die Transmissionsverhalten des Interferenzfilters allein, wobei die Kurve 38 das Transmissionsverhalten des ersten und zweiten Schichtstapels 30, 32 und die Kurve 36 das Transmissionsverhalten des Schichtstapel 32 allein darstellen.
Gemäß der Kurve 34 ist das als Absorptionsfilter ausgebildete Lampenglas derart ausgebildet, dass der für NIR-Anwendungen ungewünschte kurzweilige violette bis rote Spektralbereich (ca. < 720 nm) größtenteils absorbiert wird, d.h. die Transmissionsschwingungen der Kurven 36 und 38 im Bereich von ca. 400 nm bis 580 nm werden durch die Absorptionswirkung des Lampenglases überlagert. Außerdem sind die Schichtdicken des ersten bzw. ersten und zweiten Schichtstapel 30 bzw. 30, 32 auf eine steile Filterkante und eine hohe Transmission für elektromagnetische Strahlung aus dem NIR-Spektralbereich (> 780 nm) optimiert, wobei die Filterkante des Schichtstapels 32 bei der die Transmission gemäß der Kurve 34 fünfzig Prozent des einfallenden Lichtes beträgt, die bei ungefähr 790 nm liegt.
Die Filterkante des kompletten Interferenzfilters 28 liegt zwischen 780 nm und 790 nm. Der Übergang der Transmission von 10 % auf 80 % erfolgt bei dem Interferenzfilter 28 in einem schmalen Wellenlängenbereich von nur 37 nm. Dadurch wird elektromagnetische Strahlung im gewünschten NIR-Bereich abgestrahlt und die Abstrahlung von ungewünschtem rotem Restlicht verhindert. Die erfindungsgemäße Glühlampe 1 emittiert daher elektromagnetische Strahlung im NIR-Wellenlängenbereich und kann als Infrarotstrahler für aktive Nachtsichtgeräte in NIR-Fahrzeugscheinwerfern verwendet werden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel, insbesondere können für die Interferenzschichten andere geeignete Materialien und Beschichtungsprozesse Verwendung finden. Je nach Beschichtungsverfahren kann als optisch hochbrechendes Material alternativ z. B. auch TiO₂ (Titandioxid) eingesetzt werden. Die physikalischen Schichtdicken von TiO₂ werden dann aufgrund des unterschiedlichen Brechungsindexes um einen Faktor von ungefähr 0,9 angepasst.
Außerdem kann die Erfindung auch mit einer anderen Anzahl von optisch niedrigbrechenden und optisch hochbrechenden Schichten und Schichtstapeln ausgeführt werden.
Darüber hinaus kann die Erfindung auf Glühlampen mit beliebiger Lampengefäßgeometrie angewendet werden. Neben der Anwendung als Strahlungsquelle für Nachtsichtgeräte kann die Erfindung auch für andere Anwendungen z.B. als IR-Heizstrahler eingesetzt werden.
Die näher erläuterte, bevorzugte Ausführung ist für minimales sichtbares Restlicht abgestimmt. Durch Modifikationen des Schichtdesigns kann der Restlichtwert, sowie dessen abgestrahlte Farbtemperatur in vielfältiger Weise und Variationen eingestellt werden.
Offenbart ist eine Glühlampe 1, insbesondere Halogenglühlampe zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in einem nahinfraroten Wellenlängenbereich (NIR-Wellenlängenbereich) mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß 8, einem von dem Lampengefäß 8 umgebenen Leuchtmittel 12, einem auf dem Lampengefäß 8 angeordneten Interferenzfilter 28, das ein oder zwei Schichtstapel 30, 32 mit einer Vielzahl optisch niedrigbrechender und optisch hochbrechender Schichten aufweist, und einem Absorptionsfilter zur Absorption von ungewünschten Lichtspektren, wobei das Absorptionsfilter selbst von dem Lampenglas gebildet wird. Erfindungsgemäß hat das Absorptionsfilter 30 eine geringe Transmission für Licht bis in den roten Spektralbereich, wobei das Interferenzfilter 28 aufgrund der weiteren Schichtstapel 30,32 eine Filterkante im NIR-Wellenlängenbereich besitzt.

Claims

Glühlampe zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in einem nahinfraroten Wellenlängenbereich (NIR-Wellenlängenbereich) mit einem lichtdurchlässigen Lampengefäß (8) und einem auf dem Lampengefäß (8) angeordneten Interferenzfilter (28), das mehrere Schichtstapel (30, 32) mit einer Vielzahl optisch niedrigbrechender und optisch hochbrechender Schichten aufweist, und ein Absorptionsfilter (10) zur Absorption von ungewünschten Lichtspektren vorhanden ist, wobei das Interferenzfilter (28) aufgrund der weiteren Schichtstapel (30, 32) eine Filterkante im NIR-Wellenlängenbereich besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsfilter (10) durch das Lampengefäß (8) selbst ausgebildet ist, und eine geringe Transmission für Licht bis in den roten Spektralbereich und eine hohe Transmission für Licht aus dem NIR-Wellenlängenbereich aufweist.
Glühlampe nach Anspruch 1, wobei das Lampengefäß (8) aus durchgefärbtem und/oder beschichtetem Lampenglas (10) besteht.
Glühlampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lampengefäß (8) mit einer temperaturfesten Beschichtung, insbesondere Amberlack, Rotlack oder einem Sol-Gel-Absorptionsfilter beschichtet ist.
Glühlampe nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Lampenglas (10) im Betrieb gelbliches und/oder amberfarbiges und/oder rotes Licht emittiert.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optisch niedrigbrechenden Schichten SiO₂-Schichten und die optisch hochbrechenden Schichten Nb₂O₅-Schichten oder TiO₂-Schichten sind.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optisch niedrigbrechenden Schichten im Wesentlichen eine Schichtdicke im Bereich von etwa 100 nm bis 130 nm und die optisch hochbrechenden Schichten im Wesentlichen eine Schichtdicke im Bereich von etwa 30 nm bis 80 nm aufweisen und alternierend angeordnet sind.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Interferenzfilter (28) aus absorptionsfreien, dielektrischen Schichten besteht.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Interferenzfilter (28) aus einem Schichtstapel (32) besteht.
Glühlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Interferenzfilter (28) aus zumindest zwei Schichtstapeln (30, 32) besteht.
Glühlampe nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein erster Schichtstapel (30) des Interferenzfilters (28) in Strahlrichtung eine erste optisch hochbrechende Schicht mit einer Schichtdicke von etwa 10 nm bis 20 nm und/oder ein zweiter Schichtstapel (32) des Interferenzfilters (28) eine letzte optisch hochbrechende Schicht mit einer Schichtdicke von etwa 25 nm bis 45 nm aufweist.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Interferenzfilter (28) 33 oder 17 Schichten aufweist.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Interferenzfilter (28) derart ausgebildet ist, dass seine Filterkante in einem Wellenlängenbereich von 760 nm bis 1000 nm, vorzugsweise im Bereich von 780 nm bis 790 nm liegt.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Filterkante des Interferenzfilters derart ausgebildet ist, dass der Übergang der Transmission von 10 % auf 80 % in einem Wellenlängenbereich von kleiner oder gleich 50 nm stattfindet.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transmission des Absorptionsfilters (10) für Licht bis 600 nm nahezu 0%, insbesondere < 5% ist.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lampe (1) in Nachtsichtgeräten, insbesondere in einem NIR-Fahrzeugscheinwerfer zum Einsatz kommt.
Glühlampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lampe (1) als elektrischer Infrarot-Strahler für Heizzwecke zum Einsatz kommt