DE4443354A1 - Lichtquelle mit einem optischen Interferenzüberzug - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf gemusterte op­ tische Interferenzfilter, ein bevorzugtes Verfahren zu deren Herstellung und den Gebrauch solcher Filter bei Lampen. Mehr im besonderen bezieht sich diese Erfindung auf optische In­ terferenzfilter eines vorbestimmten Musters oder einer vor­ bestimmten Geometrie, kontinuierlich oder diskontinuierlich, symmetrisch oder asymmetrisch, und ihren Einsatz bei Lampen.

Optische Mehrschicht-Interferenzfilter und ihr Ge­ brauch bei elektrischen Lampen sind dem Fachmann bekannt. Ei­ ne kommerziell erhältliche Lampe hoher Wirksamkeit, die einen optischen Interferenzfilter einschließt und die einen be­ trächtlichen kommerziellen Erfolg hatte, ist die von der General Electric Company erhältliche Halogen-IR^TM-Lampe. Kurz gesagt, schließt diese Lampe eine doppelendige lineare Mini­ atur-Lichtquelle, wie eine Halogen-Glühlichtquelle ein, die innerhalb eines parabolischen Reflektors montiert ist. Die Lichtquelle ist aus einem Kolben aus geschmolzenem Quarz her­ gestellt, und sie weist einen optischen Mehrschicht-Interfe­ renzfilter auf, der auf der gesamten äußeren Oberfläche des Kolbens angeordnet ist. Der Filter ist für sichtbare Licht­ strahlung transparent, doch reflektiert er IR-Strahlung, die durch die Lichtquelle emittiert wird, zur Lichtquelle zurück. Jedesmal, wenn die IR-Strahlung zur Lichtquelle zurück re­ flektiert wird, wird mindestens ein Teil in sichtbare Licht­ strahlung umgewandelt, die dann durch die Lampe emittiert wird.

Der optische Interferenzfilter wird aus abwechseln­ den Schichten hochschmelzender Metalloxide hergestellt, die einen hohen und geringen Brechungsindex aufweisen. Hoch­ schmelzende Metalloxide werden bei diesen Anwendungsarten eingesetzt, weil sie den relativ hohen Temperaturen, die an der äußeren Oberfläche des Kolbens aus Hochtemperaturglas oder geschmolzenem Quarz, der einen Glühfaden oder eine Bo­ genquelle während des Betriebes einschließt, etwa 400-900°C betragen, widerstehen können. Solche Oxide schließen z. B. Titaniumdioxid, Hafniumdioxid, Tantaldioxid und Niobdioxid für das Material hohen Brechungsindex und Siliciumdioxid oder Magnesiumfluorid für das Material mit geringem Brechungsindex ein.

Optische Mehrschicht-Interferenzfilter sind brauch­ bar für heiße Spiegel und als kalte Spiegel auf Reflektoren und auch als Überzüge oder Filme auf Reflektoren, Lampen und Lampenlinsen, um die emittierte oder projizierte Farbe, wie erwünscht, zu ändern. Es ist erwünscht, solche optischen In­ terferenzfilter auf die Oberfläche des Glühfaden- oder Bogen­ kammer-Kolbens einer Lampe oder auf die Oberfläche eines äu­ ßeren Lampenkolbens, Reflektors oder einer Linse in einem vorbestimmten asymmetrischen oder symmetrischen Muster auf­ bringen zu können, um verschiedene Teile des elektromagneti­ schen Spektrums in einer vorbestimmten Richtung und in einem vorbestimmten Muster selektiv zu reflektieren und zu übertra­ gen.

Relativ große konventionelle Glühlampen, die einen metallischen Überzug aufweisen, der symmetrisch auf dem Glas­ kolben angeordnet ist, um das emittierte Licht in einer er­ wünschten Richtung oder in einem erwünschten Muster zu re­ flektieren, sind im Stand der Technik bekannt. Die Reflektor­ materialien, die bei bekannten Anordnungen offenbart sind, werden jedoch aus einer Anzahl von Gründen als ungenügend angesehen. So sind bekannte Reflektoranordnungen nicht in der Lage, hohen Temperaturen von mehr als 400°C zu widerstehen oder sie sind nur in geometrisch symmetrischen und zusammen­ hängenden Konfigurationen aufgebracht. Viele Anwendungen er­ fordern eine Lichtquelle (z. B. Halogen- oder Entladungs­ rohr), das eine Leistungsdichte oberhalb von 4 Watt/cm² auf­ weist. Wenn ein reflektierender Überzug auf einer äußeren Oberfläche der Lichtquelle angeordnet wäre, dann wären die bekannten Überzüge unangemessen, da sie den hohen Temperatu­ ren, die mit einem solchen leistungsdichten Bereich verbunden sind, nicht widerstehen können. Auch reflektieren viele be­ kannte Überzüge die Wärme, aber mit optischen Interferenz­ überzügen erhält man Selektivität hinsichtlich des durchge­ lassenen Lichtes, z. B. hinsichtlich Wellenlängen, Farbe, Wärmeemission oder Uv-Kontrolle des Lichtes als Beispiele einiger Variablen, die geregelt werden können.

Frühere Anordnungen versuchten das in einem Strahl emittierte Licht durch möglichst voll ständiges räumliches Einhüllen der Lichtquelle mit einem Reflektor zu maximieren. Um den Strahl in kompakten Strukturen mit kleinem Winkel zu konzentrieren und gleichzeitig eine geringere Vergrößerung des projizierten Bildes zu schaffen, mußten Reflektoren recht groß sein. In den letzten Jahren gab es eine zunehmende For­ derung nach kompakteren gerichteten Beleuchtungssystemen zum Einsatz bei verschiedenen Anwendungen, wie Automobilen und Anzeigebeleuchtungen.

Eine Art des Herangehens an die Reflektorgröße be­ steht darin, einen abgestumpften Parabolreflektor mit gerin­ gem Profil zu benutzen. Autoscheinwerfer sind ein übliches kommerzielles Produkt, wo stumpfe Parabolreflektoren in die­ ser Weise eingesetzt werden. Unglücklicherweise erreicht ein Teil des durch die Quelle emittierten Lichtes nicht den akti­ ven Abschnitt des Reflektors, d. h. den parabolischen Ober­ flächenabschnitt. Bei einer linearen Lichtquelle, die mit ei­ ner zentralen Achse des Parabolreflektors zwischen oberen und unteren abgestumpften reflektierenden Oberflächen ausgerich­ tet ist, ist Licht, das von der Lichtquelle nach oben oder unten ausgesandt wird und direkt die oberen und unteren stum­ pfen Oberflächen erreicht, vergeudet. Im Gegensatz dazu wird Licht, das nach rückwärts ausgesandt wird, so daß es die pa­ rabolische reflektierende Oberfläche erreicht, kontrollierbar zu einem erwünschten Strahlmuster gerichtet. Licht, das von der Lichtquelle aus direkt nach vorn aus tritt und alle re­ flektierenden Oberflächen vermeidet, hat die gerichtete Kon­ trolle, die durch die parabolische reflektierende Oberfläche geschaffen wird, nicht und führt zum Blenden eines Beobach­ ters. Die Abstumpfung resultiert in einer Sammlungsunwirk­ samkeit und einer verminderten Lichtstärke des Strahles. Um diesem entgegenzuwirken, ist es häufig erforderlich, die Lei­ stung der Lichtquelle zu erhöhen.

Die von der General Electric Company entwickelte und oben erwähnte Halogen-IR^TM-Lampe überwindet einige der Nachteile der verringerten Sammlungswirksamkeit von kompakten abgestumpften Reflektoren. Das Anordnen eines IR-Licht re­ flektierenden Überzuges, der auf die gesamte äußere Oberflä­ che des Kolbens aufgebracht ist und diese bedeckt, erhöht die Wirksamkeit der Glühfaden-Lichtquelle.

Während der IR-reflektierende Überzug erwünschter ist, als frühere Anordnungen, leidet er doch noch immer am Verlust in Sammlungswirksamkeit und Lichtstärke des Strahles, wenn die Reflektorlampe kompakter ausgeführt wird. Die oben beschriebene abgestumpfte Anordnung eines Automobilschein­ werfers ist nur ein Beispiel. Andere und eine weite Vielfalt von Lichtsystemen können verbessert werden.

Es besteht daher ein Bedarf an einer Glüh-, Bogen­ entladungs- oder elektrodenlosen Lampe hoher Intensität, bei der ein optischer Mehrschicht-Interferenzfilter auf der äuße­ ren Oberfläche des Kolbens der Lichtquelle in einem vorbe­ stimmten Muster angeordnet ist, um erwünschte Teile des elek­ tromagnetischen Spektrums, das durch die Lichtquelle emit­ tiert wird, in einer vorbestimmten Richtung und einem vorbe­ stimmten Muster selektiv zu reflektieren und durchzulassen. Es wäre erwünscht, eine teilweise überzogene Lichtquelle mit einer kompakten Einrichtung zu schaffen, um ein größeres Aus­ maß des durch die Quelle erzeugten Lichtes in vorbestimmten Orientierungen und Mustern zu projizieren, z. B. auf eine re­ flektierende Oberfläche eines Beleuchtungssystems.

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein neues und ver­ bessertes Verfahren zum Überziehen einer Lampe, eine überzo­ gene Lampe und Beleuchtungssysteme, die die überzogene Lampe einsetzen, die die oben genannten Probleme und andere über­ windet, während gleichzeitig verschiedene Aufgaben in einer wirtschaftlichen Weise gelöst werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein ge­ mustertes optisches Interferenzfilter, Verfahren zum Herstel­ len solcher Filter und den Einsatz solcher Filter bei elek­ trischen Lampen und Beleuchtungssystemen.

Gemäß der Erfindung schließt eine Lichtquelle einen Kolben und eine Einrichtung zum Erzeugen von Licht innerhalb einer abgedichteten Kammer des hochtemperaturbeständigen Kol­ bens der Art ein, daß die durch den Kolben übertragene mitt­ lere Leistungsdichte mindestens 4 Watt/cm² beträgt. Der Kol­ ben schließt einen optischen Interferenzüberzug auf nur einem Teil einer äußeren Oberfläche des Kolbens ein, um Licht von der lichterzeugenden Einrichtung in einer Richtung zu reflek­ tieren, die die durch einen nicht überzogenen Teil des Kol­ bens übertragene Lichtmenge erhöht.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann der optische Interferenzüberzug zusammenhängend, unzusammenhän­ gend, symmetrisch oder asymmetrisch auf der äußeren Oberflä­ che des Kolbens angeordnet sein.

Gemäß der Erfindung schließt ein Verfahren zum Bil­ den eines optischen Interferenzfilters auf einem Kolben das Herstellen einer Boroxid-Maske auf einem Abschnitt des Kol­ bens ein, auf dem der optische Interferenzfilter nicht er­ wünscht ist, das Aufbringen des Interferenzfilters über der Maske und das Auflösen der Maske in einem Lösungsmittel.

Gemäß einem anderen Aspekt des Verfahrens schließt die Stufe des Herstellens der Boroxid-Maske das Aufbringen eines Boroxid-Vorläufers und das Umwandeln des Vorläufers in Boroxid ein.

Ein primärer Vorteil der Erfindung ist die Möglich­ keit, einen Lampenkolben zur Erhöhung der Lichtabgabe oder der Helligkeit der Lichtquelle in vorausgewählten Richtungen, die den Überzug nicht einschließen, selektiv zu überziehen.

Ein anderer Vorteil der Erfindung wird durch die Anwendbarkeit des Verfahrens und des Überzuges auf verschie­ dene Lampenarten, wie Glüh-, Bogenentladungs- und elektroden­ lose Lampen realisiert.

Noch ein anderer Vorteil der Erfindung liegt in ei­ nem engeren Strahlmuster mit einer erhöhten Lichtstärke.

Noch andere Vorteile und Nutzen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann beim Lesen und Verstehen der vorliegenden Anmeldung deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung kann in gewissen Teilen und Anordnun­ gen von Teilen, bevorzugten Ausführungsformen und einem Ver­ fahren zu deren Herstellung verwirklicht werden, die im fol­ genden detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich­ nung beschrieben werden. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise weggeschnittene perspektivi­ sche Ansicht von vorn eines gerichteten Lichtsystems nach dem Stand der Technik, umfassend einen stumpfen parabolförmigen Reflektor und eine axial damit ausgerichtete Lichtquelle, wo­ bei die Lichtquelle einen aktiven, lineares Licht erzeugenden Abschnitt und einen transparenten Kolbenteil aufweist;

Fig. 2 eine diagrammartige Draufsicht eines gerich­ teten Lichtsystems ähnlich dem nach Fig. 1. bei dem jedoch ein lichtreflektierender optischer Interferenzüberzug auf ei­ nen ersten Abschnitt einer äußeren Oberfläche des transparen­ ten Kolbenteiles der Lichtquelle in einem muschelschalenför­ migen Muster aufgebracht ist;

Fig. 3 eine diagrammartige Seitenansicht des ge­ richteten Lichtsystems, wie entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 gesehen;

Fig. 4 eine vergrößerte diagrammartige Draufsicht der Lichtquelle der Fig. 2 allein;

Fig. 5 eine vergrößerte diagrammartige Seitenan­ sicht der Lichtquelle der Fig. 2 allein;

Fig. 6 eine Draufsicht der Lichtquelle ähnlich der nach Fig. 4, aber mit sichtbaren und IR-Licht reflektierenden optischen Interferenzüberzügen auf einem ersten Abschnitt der äußeren Oberfläche des transparenten Kolbens in einem mu­ schelschalenförmigen Muster, wobei der IR-Licht reflektieren­ de Überzug auch auf einem zweiten Abschnitt der äußeren Ober­ fläche des transparenten Kolbens derart aufgebracht ist, daß der IR-reflektierende Überzug die gesamte äußere Oberfläche eines kolbenförmigen Abschnittes des transparenten Kolbens bedeckt;

Fig. 7 eine diagrammartige Seitenansicht der Licht­ quelle der Fig. 6;

Fig. 8 eine vergrößerte Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines gerichteten Lichtsystems, das einen asym­ metrischen Reflektor und einen Lichtquellen-Kolben mit einem lichtreflektierenden Überzug gemäß den Merkmalen der vorlie­ genden Erfindung benutzt;

Fig. 9 ist eine diagrammartige Draufsicht des ge­ richteten Lichtsystems der Fig. 8;

Fig. 10 eine diagrammartige Seitenansicht des ge­ richteten Lichtsystems entlang der Linie 10-10 der Fig. 9;

Fig. 11 eine vergrößerte diagrammartige Draufsicht der Lichtquelle des gerichteten Lichtsystems der Fig. 8, wo­ bei sich das aktive, lineares Licht erzeugende Element in ei­ ner im wesentlichen koaxialen Beziehung zur Längsachse der Lichtquelle erstreckt;

Fig. 12 eine vergrößerte diagrammartige Draufsicht der Lichtquelle ähnlich der von Fig. 11, bei dem sich jedoch das aktive, lineares Licht erzeugende Element in einer axial versetzten Beziehung zur Längsachse der Lichtquelle erstreckt;

Fig. 13 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines gerichteten Lichtsystems nach dem Stand der Technik, umfassend einen parabolförmigen Reflektor und eine Lichtquel­ le, die axial damit ausgerichtet ist, wobei die Lichtquelle einen transparenten Kolben und ein innerhalb des Kolbens an­ geordnetes aktives, lineares Licht erzeugendes Element auf­ weist;

Fig. 14 eine Seitenansicht eines gerichteten Licht­ systems ähnlich dem nach Fig. 13, bei dem aber ein reflek­ tierender optischer Interferenzüberzug in einem symmetrischen Muster mit Bezug auf eine Längsachse der Lichtquelle auf etwa der Hälfte der äußeren Oberfläche des transparenten Kolbens der Lichtquelle aufgebracht ist;

Fig. 15 eine Seitenansicht der Lichtquelle des ge­ richteten Lichtsystems der Fig. 14, die den reflektierenden Überzug auf der äußeren Oberfläche des Kolbens in einem vor­ bestimmten Muster aufweist und bei der sich das lichterzeu­ gende Element im wesentlichen koaxial mit der Längsachse der Lichtquelle erstreckt;

Fig. 16 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 15, die aber den reflektierenden Überzug in primären und sekundären Musterabschnitten aufgebracht wiedergibt;

Fig. 17 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 15, die aber das lichterzeugende Element sich in einer axial versetz­ ten Beziehung zur Längsachse des Kolbens erstreckend wieder­ gibt;

Fig. 18 eine graphische Darstellung, bei der die Intensität oder Lichtstärke des durch überzogene und nicht überzogene Kolben erzeugten Lichtstrahles gegen den Winkel des Strahles mit Bezug auf die Längsachse des Reflektors aufgetragen ist;

Fig. 19 eine Karte der Lichtstärkenverteilung um eine Lichtquelle mit dem nicht überzogenen transparenten Kol­ ben der Fig. 13;

Fig. 20 eine Karte der Lichtstärkenverteilung um eine Lichtquelle mit dem überzogenen transparenten Kolben der Fig. 14;

Fig. 21 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines gerichteten Lichtsystems nach dem Stand der Technik, umfassend einen parabolförmigen Reflektor und eine quer damit ausgerichtete Lichtquelle, wobei die Lichtquelle einen trans­ parenten Kolben und ein aktives, lineares Licht erzeugendes Element aufweist, das sich im wesentlichen koaxial mit dem transparenten Kolben erstreckt;

Fig. 22 eine diagrammartige Seitenansicht eines ge­ richteten Lichtsystems ähnlich dem von Fig. 21, bei dem aber ein sichtbares Licht reflektierender optischer Interferenz­ überzug auf einen ersten Abschnitt einer äußeren Oberfläche des transparenten Kolbens der Lichtquelle aufgebracht ist;

Fig. 23 eine diagrammartige Seitenansicht eines ge­ richteten Lichtsystems, ähnlich dem von Fig. 22, bei dem sich das aktive, lineares Licht erzeugende Element in einer axial versetzten Beziehung zur Längsachse des transparenten Kolbens erstreckt;

Fig. 24 eine vergrößerte diagrammartige Seitenan­ sicht der Lichtquelle von Fig. 22 allein;

Fig. 25 eine vergrößerte diagrammartige Seitenan­ sicht der Lichtquelle der Fig. 23 allein;

Fig. 26 eine Karte der Lichtstärkenverteilung um eine Lichtquelle, die den nicht überzogenen transparenten Kolben der Fig. 21 aufweist;

Fig. 27 eine Karte der Lichtstärkenverteilung um eine Lichtquelle, die den überzogenen transparenten Kolben von Fig. 22 aufweist;

Fig. 28 eine perspektivische Ansicht einer Reflek­ torlampe, die teilweise weggeschnitten ist, um eine Licht­ quelle zu zeigen, die selektiv mit einem reflektierenden Überzug gemäß der Erfindung bedeckt ist;

Fig. 29 eine vereinfachte Seitenansicht einer Lichtquelle, die selektiv mit dem erwähnten Überzug bedeckt ist;

Fig. 30 und 31 diagrammartige Drauf- bzw. Seitenan­ sichten der Reflektorlampe der Fig. 28 zum Zeigen der Licht­ strahlen, die aus Teilen der Lichtquelle der Fig. 29 austre­ ten, die den erwähnten Überzug nicht aufweist;

Fig. 32 und 33 vereinfachte Seiten bzw. Draufsich­ ten einer anderen Lichtquelle, die selektiv mit dem erwähnten Überzug bedeckt ist und die in der Reflektorlampe von Fig. 28 benutzt werden kann;

Fig. 34 und 35 diagrammartige Drauf- bzw. Seitenan­ sichten der Reflektorlampe der Fig. 28, um die aus Teilen der umhüllten Lichtquelle der Fig. 32 und 33, die den erwähnten Überzug nicht aufweisen, austretenden Lichtstrahlen zu zeigen und

Fig. 36 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die eine elektrodenlose Hochdrucklampe veranschaulicht, die einen Überzug auf einem Abschnitt des Kolbens gemäß der Er­ findung aufweist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In Fig. 1 ist ein System 50 für gerichtetes Licht nach dem Stand der Technik veranschaulicht. Das Lichtsystem schließt einen Reflektor 52 und eine Lichtquelle 54 ein, die sich innerhalb des Reflektors in koaxialer Ausrichtung damit erstreckt. Der Reflektor 52 hat eine im wesentlichen abge­ stumpfte parabolische Gestalt. Mehr im besonderen schließt der Reflektor eine primäre reflektierende Oberfläche ein, die einen Basisabschnitt 52A, einen Mittelabschnitt 52B, einen Randabschnitt 52C und erste und zweite nicht reflektierende Oberflächen 52D und 52E umfaßt. Die Oberflächen 52D und 52E können überzogen oder aus einem reflektierenden Material ge­ bildet sein, doch tragen sie zum gerichteten Lichtsystem nicht aktiv bei.

Die Lichtquelle 54 weist einen doppelendigen Kolben aus Quarzmaterial auf. Die Lichtquelle hat weiter einen zen­ tralen elliptischen oder kolbenförmigen Abschnitt 58 und ei­ nen lineares Licht erzeugenden Glühfaden 60 darin. Der Kolben hat erste und zweite abgedichtete Endabschnitte 62, 64, die sich koaxial miteinander in entgegengesetzte Richtungen vom kolbenförmigen Abschnitt aus erstrecken. Der lineare Glühfa­ den 60 ist innerhalb des kolbenförmigen Abschnittes des Quarzkolbens angeordnet und an den gegenüberliegenden Enden durch die abgedichteten Endabschnitte des Kolbens abgestützt. Die Lichtquelle 54 ist mittels eines Paares oberer und unte­ rer Leitungsteile 82, 84 durch ein Paar oberer und unterer Verbindungsteile 76, 78 abgestützt, die sich von einem einge­ betteten Stopfen 80 aus erstrecken, der in einer Öffnung im rückwärtigen Ende des Reflektors 52 montiert ist. Die Lei­ tungsteile verbinden die Verbindungsteile 76, 78 mit gegen­ überliegenden Enden des Glühfadens 60.

In Fig. 2-5 ist die vorliegende Erfindung in Form eines optischen Interferenzfilters als ein sichtbares Licht reflektierender Überzug 90, der auf einen ersten Abschnitt der äußeren Oberfläche 92 des transparenten Kolbens auf ge­ bracht ist, wiedergegeben. Der sichtbares Licht reflektieren­ de Überzug 90 ist in einem muschelschalenförmigen Muster auf­ gebracht. Die Muschelschalenform ist ähnlich der Stäbchenform der entsprechenden passenden Abschnitte, die die äußere Ab­ deckung eines Baseballs oder Tennisballes bilden. Mehr im be­ sonderen ist der muschelschalenförmige Überzug 90 ein Muster auf der äußeren Oberfläche des transparenten Kolbens, der die Oberfläche des Kolbens ausschließt, die durch den Schnitt al­ ler Lichtstrahlen, die zwischen dem aktives Licht erzeugenden Abschnitt des linearen Glühfadens 60 und der primären reflek­ tierenden Oberfläche 52A, 52B, 52C des abgestumpften Parabol­ reflektors hindurchgehen, definiert ist. Die Gestalt des Mu­ schelschalenmusters ist derart, daß die primäre reflektieren­ de Oberfläche des Reflektors 52 den lichterzeugenden Ab­ schnitt des Glühfadens 60 betrachten und die nicht reflektie­ renden Oberflächen 52D und 52E in erster Linie die überzogene Oberfläche 90 sehen würden.

Wie am besten in den Fig. 4 und 5 ersichtlich, be­ deckt der Überzug 90 mit dem muschelschalenförmigen Muster die oberen, unteren und vorderen Oberflächenabschnitte des kolbenförmigen Teiles 58 des Kolbens, während die übrige Oberfläche des Kolbens, die durch die beiden gegenüberliegend seitlichen Abschnitte und den rückwärtigen Abschnitt defi­ niert ist, nicht überzogen ist. Das muschelschalenförmige Muster des Überzuges reflektiert das bisher nicht nutzbare, nach vorwärts gehende sichtbare Licht sowie das bisher nicht nutzbare sichtbare Licht, das in entgegengesetzten Richtungen weg vom nach vorn gehenden Licht divergiert und richtet die­ ses Licht wieder auf den Glühfaden 60. Ein großer Teil dieses wieder zurückgerichteten sichtbaren Lichtes wird dann vom Glühfaden weg und in den Reflektor 52 gestreut. Der Überzug 90 wirkt als eine Lichtabschirmung, um eine direkte, nach vorwärts gerichtete Lichtblendung zu beseitigen. Es sollte auch klar sein, daß das oben beschriebene Überzugsmuster derart ist, daß der übrige, nicht überzogene Abschnitt der äußeren Oberfläche des transparenten Kolbens das Sehen des aktives Licht erzeugenden Abschnittes des Glühfadens an ir­ gendeinem Punkt auf der primären reflektierenden Oberfläche des Reflektors 52 gestattet.

Aufgrund der axialen Ausrichtung, die zwischen dem Reflektor und der Lichtquelle beibehalten wird und auch auf­ grund des Anpassens der abgestumpften Parabolgestalt des pri­ mären reflektierenden Abschnittes des Reflektors mit der des Muschelschalenmusters des sichtbares Licht reflektierenden Überzuges 90 auf dem Kolben der Lichtquelle 54 ist das ver­ besserte System für gerichtetes Licht in der Lage, ein Licht­ strahlmuster mit einer verbesserten Lichtsammlungswirksamkeit und einer verbesserten Lichtstärke zu erzeugen, während die verringerte Größe beibehalten wird. In einem repräsentativen Beispiel resultierte ein sichtbares Licht reflektierender Überzug aus mehreren Schichten aus Tantaldioxid und Silicium­ dioxid in einer 25%igen Erhöhung der Strahl-Lumen mit Bezug auf nicht überzogene Kolben.

In den Fig. 6 und 7 ist eine modifizierte Ausfüh­ rungsform veranschaulicht, die eine andere Konfiguration ei­ nes optischen Interferenzfilters in Form eines kombinierten sichtbares und IR-Licht reflektierenden optischen Interfe­ renzüberzuges 110 aufweist, der auf einen ersten Abschnitt der äußeren Oberfläche des transparenten Kolbens in einem muschelschalenförmigen Muster aufgebracht ist. Der zweite Abschnitt oder Rest der äußeren Oberfläche des transparenten Kolbens weist nur einen IR-Licht reflektierenden Überzug 112 auf. Auf diese Weise reflektiert die gesamte äußere Oberflä­ che des kolbenförmigen Abschnittes des transparenten Kolbens IR-Licht.

In den Fig. 8-10 ist ein verwandtes gerichtetes Beleuchtungssystem 150 gezeigt, das Merkmale der vorliegenden Erfindung aufweist. Ähnliche Elemente werden durch um 100 vergrößerte ähnliche Bezugszeichen wiedergegegeben (z. B. ist das Lichtsystem 50 der Fig. 1 in den Fig. 8-10 als Licht­ system 150 bezeichnet) und neue Elemente werden durch neue Bezugszahlen bezeichnet. Das Lichtsystem 150 schließt einen asymmetrischen Reflektor 152 ein, der eine Längsachse L auf­ weist und in dem eine lineare Lichtquelle 154 montiert ist. Die Lichtquelle hat eine Längsachse S, die sich in koaxialer Ausrichtung mit der Längsachse des Reflektors 152 erstreckt. Eine Abdecklinse 156 ist am Vorderteil des Reflektors befe­ stigt. Der Reflektor hat eine abgestumpfte halbparabolische Gestalt, einen asymmetrischen primären reflektierenden Ab­ schnitt 152A und einen Brennpunkt, der auf der Achse L liegt.

Vorzugsweise ist die Lichtquelle 154 ein doppelen­ diger Kolben aus Quarzmaterial, der einen kolbenförmigen Mit­ telabschnitt 158 und abgedichtete gegenüberliegende lineare Endabschnitte 162, 164 aufweist. Der lineare Glühfaden 160 ist an seinen gegenüberliegenden Enden durch abgedichtete ge­ genüberliegende Endabschnitte des Kolbens abgestützt. Die Lichtquelle 154 ist oberhalb einer Basis 152E des Reflektors durch ein Paar innerer und äußerer Verbindungsteile 176, 178 abgestützt. Die Verbindungsteile erstrecken sich von der Ba­ sis 152E aus nach oben, und sie sind mit den gegenüberliegen­ den Enden des Glühfadens 160 verbunden.

Aus der fortgesetzten Bezugnahme auf die Fig. 8-10 und der zusätzlichen Bezugnahme auf die Fig. 11 und 12 wird deutlich, daß dieses Lichtsystem ein optisches Interfe­ renzfilter in Form eines lichtreflektierenden Überzuges 190 benutzt, der auf einen ersten Abschnitt der äußeren Oberflä­ che des transparenten Kolbens aufgebracht ist. Der lichtre­ flektierende Überzug 190 ist in einem Muster mit Bezug auf die Längsachse S der Lichtquelle aufgebracht. Mehr im beson­ deren bedeckt das Muster des Überzuges die gegenüberliegenden Endabschnitte 162, 164 und etwa die Hälfte des Kolbenteiles 158 des Kolbens. Nur eine obere Öffnung oder ein fensterarti­ ger Bereich 216 des kolbenförmigen Abschnittes des Kolbens bleibt transparent für Licht. Licht, das vom Glühfaden durch die Öffnung 216 nach oben emittiert wird, wird durch den asymmetrischen Reflektor 152 entweder direkt geradeaus oder nach unten geneigt reflektiert und gerichtet, wie auf einen Weg, wie in Fig. 8 ersichtlich. Es gibt kein nach oberhalb der horizontalen Ebene, die sich parallel zur parabolischen Längsachse L erstreckt, gerichtetes Licht. Bei symmetrischen Reflektoren nach dem Stand der Technik verursacht solches Licht ein Blenden entgegenkommender Fahrer.

Das Muster des Überzuges 190 reflektiert Licht durch den Glühfaden oder an diesem vorbei und zum Reflektor, das ansonsten verloren ginge und bei Abwesenheit des Über­ zuges nicht genutzt werden würde. Dies verbessert die Kon­ trolle und die Wirksamkeit des Lichtstrahlmusters. Außerdem sollte klar sein, daß das oben beschriebene Überzugsmuster von der Art ist, das der übrigen, nicht überzogene Öffnung oder dem fensterartigen Bereich 216 gestattet, den aktiven lichterzeugenden Abschnitt des Glühfadens 160 an irgendeinem Punkt auf dem asymmetrischen reflektierenden Abschnitt 152A des Reflektors zu sehen. Der aktive, Licht erzeugende Ab­ schnitt des Glühfadens 160 erstreckt sich koaxial mit dem Rest des Glühfadens und den gegenüberliegenden Enden 162, 164 des Kolbens mit Bezug auf die Achse S.

In Fig. 12 ist eine andere Ausführungsform der Lichtquelle 154 veranschaulicht. Der einzige Unterschied zwi­ schen der Lichtquelle der Fig. 10 und 11 und der Lichtquelle der Fig. 12 ist, daß der aktives Licht erzeugende Abschnitt des Glühfadens 160 axial parallel zum Rest des Glühfadens und den gegenüberliegenden Enden des Kolbens mit Bezug auf die Achse S der Lichtquelle versetzt ist. Durch das axiale Ver­ setzen des Glühfadens kann viel von dem Licht, das normaler­ weise durch den Glühfaden abgefangen und zerstreut oder ab­ sorbiert wurde, den aktiven Reflektor erreichen, ohne daß die scheinbare Quellengröße merklich vergrößert wird. Dies erhöht die Lumenabgabe ohne einen deutlichen Verlust an Kontrolle.

Aufgrund der axialen Ausrichtung, die zwischen dem Reflektor 152 und der Lichtquelle 154 aufrechterhalten wird und auch wegen des Anpassens des reflektierenden Abschnittes 152A des halbparabolisch gestalteten Reflektors mit dem Mu­ ster des sichtbares Licht reflektierenden Überzuges 190 ist das verbesserte System 150 für gerichtetes Licht in der Lage, ein Lichtstrahlmuster zu erzeugen, das eine bessere Licht­ sammlungswirksamkeit und eine verbesserte Lichtstärke hat, selbst wenn seine verringerte Größe beibehalten wird. Das Lichtstrahlmuster ist besonders brauchbar für den Einsatz als ein Abblendmuster für einen Autoscheinwerfer geringen Pro­ fils. In einem repräsentativen Beispiel wurde ein sichtbares Licht reflektierender Überzug aus mehrschichtigem Tantaldi­ oxid/Siliciumdioxid auf einen Abschnitt eines Kolbens durch LPCVD (chemische Dampfabscheidung bei geringem Druck) aufge­ bracht. Mit dem asymmetrischen Reflektor und dem sichtbares Licht reflektierenden Überzug auf dem Kolben kann eine 70%­ ige Erhöhung bei der brauchbaren Strahllichtstärke mit Bezug auf ein vergleichbares symmetrisches Reflektordesign und ohne den sichtbares Licht reflektierenden Überzug auf dem Kolben realisiert werden.

In Fig. 13 ist ein gerichtetes Lichtsystem, das allgemein mit 250 bezeichnet ist, nach dem Stand der Technik veranschaulicht. Der Bequemlichkeit halber sind gleiche Ele­ mente in der Anordnung der Fig. 13 nach dem Stand der Technik und gleiche Elemente in den Ausführungsformen der Fig. 14-20, die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung benutzen, durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, die um 200 erhöht sind (z. B. ist das Lichtsystem 50, das in Fig. 1 gezeigt ist, als Lichtsystem 250 bei dieser Ausführungsform angege­ ben). Im Grunde schließt das System 250 nach dem Stand der Technik einen Reflektor 252 und eine Lichtquelle 254 ein, die sich innerhalb des Reflektors 252 und in im wesentlichen ko­ axialer Ausrichtung damit erstreckt. Eine konvexe Linse 256 ist an der vorderen Peripherie des Reflektors 252 befestigt. Der Reflektor in Fig. 13 hat eine im wesentlichen abgestumpf­ te parabolische Gestalt und eine Längsachse L. Die Lichtquel­ le 254 hat eine Längsachse S, und sie ist vorzugsweise ein doppelendiger Kolben aus glasartigem Material, wie Quarz. Ein Mittelabschnitt der Lichtquelle hat eine im wesentlichen el­ liptische Gestalt 258 und einen lineares Licht erzeugenden Glühfaden 260, der innerhalb des Kolbens angeordnet ist und sich entlang der Längsachse S der Lichtquelle erstreckt. Der Kolben hat auch ein Paar abgedichteter gegenüberliegender in­ nerer und äußerer linearer Endabschnitte 262, 264 (wie in Fig. 13 gezeigt), die sich koaxial miteinander entlang der Achse S in entgegengesetzte Richtungen vom Mittelabschnitt 258 aus erstrecken. Der lineare Glühfaden 260 ist in dem Mittelabschnitt des Quarzkolbens angeordnet und an seinen gegenüberliegenden Enden 260A und 260B (wie in Fig. 13 ge­ zeigt) durch die abgedichteten gegenüberliegenden Endab­ schnitte 262, 264 des Kolbens abgestützt. Die Lichtquelle 254 ist mit ihrer Längsachse S in im wesentlichen koaxialer Be­ ziehung mit der Längsachse L des Reflektors 252 durch ein Paar oberer und unterer leitender Montageteile 276, 278 ab­ gestützt, die an einem eingebetteten Stopfen 280, der in ei­ ner Öffnung im Ende des Reflektors angeordnet ist, befestigt sind und sich von diesem aus erstrecken.

In den Fig. 14 und 15 ist eine gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung verbesserte Lichtquelle 254 veran­ schaulicht. Spezifisch schließt die Lichtquelle eine Konfi­ guration eines optischen Interferenzfilters in Form eines sichtbares Licht reflektierenden Überzuges 290 ein, der eine äußere Oberfläche 292 des Kolbens teilweise bedeckt. In die­ ser bevorzugten Anordnung ist der reflektierende Überzug 290 über etwa einer Hälfte der äußeren Oberfläche des ellipti­ schen und kolbenförmigen Abschnittes 258 und dem rückwärtigen oder inneren Endabschnitt 264 in einem symmetrischen Muster mit Bezug auf die Längsachse S der Lichtquelle aufgebracht. Das symmetrische Muster des Überzuges 290 ist derart, daß der Überzug einen ersten oder rückwärtigen axialen Teil 294 (Fig. 15) des aktiven Abschnittes des lichterzeugenden Glühfadens 260 abschirmt und einen zweiten oder nach vorn gerichteten axialen Teil 296 davon unabgeschirmt läßt. Die Gegenwart des Überzuges 290 in dem oben beschriebenen Muster gestattet der aktiven Länge des Glühfadens, einen Glühfaden kürzerer Länge nachzuahmen, als sie tatsächlich ist, wodurch man ein Licht­ strahlmuster erhält, das bezüglich der Längsachse S eine ge­ ringere axiale Verteilung und eine größere Lichtstärke hat, als dies ohne den Überzug 290 der Fall wäre.

Durch Abschirmen des rückwärtigen axialen Teiles 294 des aktiven Glühfadenabschnittes blockiert der Überzug 290 die Projektion von Licht von den Basisabschnitten 252A des Reflektors 252 und dirigiert das Licht zu den erwünsch­ teren Abschnitten davon um. Dies kann verstanden werden durch Vergleichen der Größen der projizierten Glühfadenbilder X und Y von Fig. 13 mit den projizierten Glühfadenbildern A und B von Fig. 14. Dies demonstriert, daß: (1) Bilder X großer Ver­ größerung vom Basisabschnitt 252A des Reflektors, wie sie in Fig. 13 gesehen werden, durch den reflektierenden Überzug 252, der den rückwärtigen axialen Teil 294 des aktiven Glüh­ fadenabschnittes in Fig. 14 bedeckt, beseitigt werden; (2) Bilder A vom Mittelabschnitt 252B des Reflektors in Fig. 14 eine mittlere Vergrößerung aufweisen, aber nur den vorderen aktiven Teil 296 des aktiven Abschnittes des Glühfadens se­ hen, wodurch kürzere Bilder als normal und Bilder, die un­ gewöhnlich sind, erzeugt werden, da ein Ende in der Mitte des aktiven Abschnittes des Glühfadens entsteht, während das an­ dere Ende am vorderen Ende des vorderen axialen Teiles 296 entsteht, wie in Fig. 14 ersichtlich und (3) Bilder geringer Vergrößerung von nahe dem Rand 252C des Reflektors, nämlich Bilder Y in Fig. 13 und B in Fig. 14, unverändert sind, aus­ genommen hinsichtlich größerer Intensität des Bildes B, das durch Reflexionen von der überzogenen Hälfte des Kolbens des Glühfadens verursacht werden, z. B. sind die Bilder B bei 40° (siehe Fig. 18) hinsichtlich der Intensität um etwa 50% ver­ stärkt.

Die Kombination der Parabolgestalt des Reflektors 252 mit dem symmetrischen Muster des reflektierenden Überzu­ ges 290, der die rückwärtige Hälfte der äußeren Oberfläche 292 des Kolbens der Lichtquelle 254 bedeckt, verbessert das Winkelverteilungsmuster durch Schaffen eines scharfen Strahl­ abschnittes, was die Lichtstärke des durch das Lichtsystem 250 erzeugten Lichtstrahles verbessert. In einem repräsenta­ tiven Beispiel wurde ein sichtbares Licht reflektierender Überzug aus mehrschichtigem Tantaldioxid/Siliciumdioxid auf einen Abschnitt des Kolbens durch chemische Dampfabscheidung bei geringem Druck (LPCVD) unter Benutzung der Borat-Maskie­ rung für das Überzugsmuster aufgebracht. Dieses Verfahren wird detaillierter weiter unten beschrieben. Eine Verringerung des Strahldurchmessers um etwa 50% mit erhöhter Gleichmäßig­ keit des zentralen Lichtfleckes und einer verbesserten Hel­ ligkeit mit Bezug auf nicht überzogene Kolben wurde durch den Überzug geschaffen.

Fig. 18 ist eine graphische Darstellung, in der die Intensität oder Lichtstärke des durch überzogene und nicht überzogene Kolben erzeugten Lichtstrahles gegen den Winkel des Strahles mit Bezug auf die Längsachse des Reflektors auf­ getragen ist. Die Karte in Fig. 19 zeigt die Lichtstärkever­ teilung um die Lichtquelle 254 von Fig. 13 herum, die den nicht überzogenen transparenten Kolben aufweist. Im Gegensatz dazu zeigt die Karte der Fig. 20 die Lichtstärkeverteilung um die Lichtquelle der Fig. 14 und 15 herum, die auf einer Hälf­ te des transparenten Kolbens den sichtbares Licht reflektie­ renden Überzug 290 aufweist. Die verbesserte Verteilung und die erhöhte Lichtstärke des Lichtstrahles in Fig. 20 ist ge­ genüber der von Fig. 19 deutlich sichtbar.

In Fig. 16 ist eine modifizierte Ausführungsform der Lichtquelle 254 veranschaulicht, die eine andere Konfi­ guration eines optischen Interferenzfilters in Form eines sichtbares Licht reflektierenden Überzuges 290 aufweist. Der Überzug hat einen primären Abschnitt 300 mit im wesentlichen dem gleichen Muster wie bei dem Überzug, der oben unter Be­ zugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschrieben wurde. Auch der reflektierende Überzug in Fig. 16 hat einen sekundären Ab­ schnitt 302, der einen Abstand vom primären Abschnitt 300 aufweist und auf die äußere Oberfläche eines Abschnittes des vorderen oder äußeren Endes 262 des Kolbens aufgebracht ist, wo dieses am kolbenförmigen Teil 258 angebracht ist.

In Fig. 17 ist eine andere modifizierte Ausfüh­ rungsform der Lichtquelle 254 dargestellt, die das gleiche Überzugsmuster wie in den Fig. 14 und 15 aufweist. Während der aktive Abschnitt des Glühfadens 260 in den Fig. 14 und 15 sich koaxial mit der Längsachse S der Lichtquelle 254 er­ streckt, erstreckt sich bei Fig. 17 der aktive Abschnitt des Glühfadens in einer axial versetzten Beziehung zur Längsachse S.

In allen oben beschriebenen Ausführungsformen liegt die Lichtquelle im wesentlichen koaxial oder parallel zur Achse des Reflektors. Wie in den Fig. 21-27 gezeigt, legt das Lichtsystem 350 die Reflektorachse L im wesentlichen senkrecht zur Achse S der Lichtquelle. Gleiche Elemente sind durch gleiche Bezugsziffern, erhöht um 300, bezeichnet (z. B. Reflektor 52 wird als Reflektor 352 bezeichnet), und neue Elemente werden durch neue Bezugsziffern bezeichnet. Mehr im besonderen und wie in Fig. 21 veranschaulicht, schließt das System nach dem Stand der Technik einen Reflektor 352 und ei­ ne Lichtquelle 354 ein, die sich innerhalb des Reflektors er­ streckt. Der Reflektor hat eine im wesentlichen parabolische Gestalt und eine Längsachse L. Die Lichtquelle 354 hat einen doppelendigen Kolben, im wesentlichen ähnlich den Lichtquel­ len, die in den früheren Ausführungsformen beschrieben wur­ den. Die Lichtquelle 354 ist zwischen einem Paar oberer und unterer Leiterteile 376, 378 abgestützt, die sich von einem eingebetteten Stopfen 380 aus erstrecken, der in einer Öff­ nung im rückwärtigen Ende des Reflektors 352 montiert ist. Die Lichtquelle ist durch die Leiterteile derart abgestützt, daß sie sich in einer im wesentlichen senkrechten Querbezie­ hung zur Längsachse L des Reflektors 352 erstreckt.

In den Fig. 22 und 24 ist eine andere Ausführungs­ form der Lichtquelle 354 gezeigt, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung dadurch verbessert ist, daß sie eine Konfiguration eines optischen Interferenzfilters in Form eines sichtbares Licht nach innen reflektierenden Überzuges 390 aufweist. Vorzugsweise ist der Überzug auf einen ersten Abschnitt einer äußeren Oberfläche des transparenten Kolbens der Lichtquelle aufgebracht. Der sichtbares Licht reflektie­ rende Überzug 390 hat ein etwa halbzylindrisches Profil und nimmt etwa eine Hälfte der äußeren Oberfläche des Kolbens ein. Mehr im besonderen ist der Überzug 390 auf die äußere Oberfläche des Kolbens aufgebracht, die dem Reflektor 352 abgewandt ist. Der erste Abschnitt der äußeren Oberfläche des Kolbens bedeckt etwa eine Hälfte der gesamten Oberfläche und liegt entlang einer eines Paares gegenüberliegender Seiten einer Ebene, die entlang und durch die Längsachse S der Lichtquelle definiert ist. Das Überzugsmuster ist daher in einer asymmetrischen Beziehung zur Längsachse S auf den Kol­ ben aufgebracht.

Es sollte klar sein, daß in den Fig. 22-25 der Überzug 390 als etwa eine Hälfte der äußeren Oberfläche ein­ nehmend gezeigt ist, daß diese Beziehung jedoch für den spe­ zifischen Fall gilt, bei dem der Glühfaden 360 und der Brenn­ punkt des Parabolreflektors 352 an der Kante des Reflektors liegen. Zum Gebrauch mit tieferen Reflektoren, solchen mit einer größeren Krümmung, wobei der Brennpunkt jenseits der Kante des Reflektors liegt, wurde festgestellt, daß das op­ timale Überzugsmuster weniger als eine Hälfte der oberen Oberfläche oder etwa ein Drittel der äußeren Oberfläche ein­ nimmt. Es sollte auch klar sein, daß das oben beschriebene Überzugsmuster von der Art ist, daß der übrige nicht überzo­ gene Abschnitt der äußeren Oberfläche des Kolbens es dem ak­ tives Licht erzeugenden Abschnitt des Glühfadens gestattet, von irgendeinem Punkt auf dem Reflektor gesehen zu werden.

Das Muster des Überzuges 390 reflektiert das durch den Glühfaden 360 emittierte sichtbare Licht weg vom Reflek­ tor 352 und richtet solches Licht wieder zum aktiven Ab­ schnitt des Reflektors hin. Der Überzug wirkt als eine Licht­ abschirmung, um eine direkte nach vorwärts gerichtete Licht­ blendung zu beseitigen. Der aktives Licht erzeugende Ab­ schnitt des Glühfadens erstreckt sich koaxial mit dem Rest des Glühfadens 360 und den gegenüberliegenden Enden 362, 364 des Kolbens mit Bezug auf die Achse S.

In den Fig. 23 und 25 ist eine andere Ausführungs­ form der Lichtquelle 354 veranschaulicht. Der einzige Unter­ schied zwischen der Lichtquelle in den Fig. 23 und 25 und der Lichtquelle in den Fig. 22 und 24 ist, daß der aktives Licht erzeugende Abschnitt des Glühfadens 360 axial, aber parallel zum Rest des Glühfadens versetzt ist. In anderen Worten ist der aktives Licht erzeugende Abschnitt des Glühfadens ver­ setzt und parallel zu den gegenüberliegenden Enden 362, 364 des Kolbens mit Bezug auf die Achse S.

Aufgrund der Querausrichtung, die zwischen dem Re­ flektor 352 und der Lichtquelle 354 aufrechterhalten ist und auch aufgrund der Anpassung der Gestalt des reflektierenden Abschnittes 352A des Reflektors 352 mit der des Musters des sichtbares Licht reflektierenden Überzuges 390 auf dem Kolben der Lichtquelle 354 ist das verbesserte System für gerichte­ tes Licht in der Lage, ein Lichtstrahlmuster zu erzeugen, das eine verbesserte Lichtsammelwirksamkeit und eine verbesserte Lichtstärke aufweist, selbst wenn seine Miniaturgröße beibe­ halten wird. Eine weitere Verbesserung der Strahl-Lumen wird realisiert durch Versetzen des aktiven lichterzeugenden Ab­ schnittes des Glühfadens 360 von der Längsachse S der Licht­ quelle 354. In einem repräsentativen Beispiel wurde ein sichtbares Licht reflektierender Überzug aus mehrschichtigen Tantaldioxid/Siliciumdioxid auf eine Hälfte des Kolbens mit­ tels chemischer Dampfabscheidung bei geringem Druck (LPCVD) aufgebracht und ergab eine 50%ige Erhöhung der Strahl-Lumen bei 50% höherer maximaler Lichtleistung mit Bezug auf nicht überzogene Kolben.

Die Karte der Fig. 26 zeigt die Lichtstärkevertei­ lung um die Lichtquelle nach dem Stand der Technik mit einem nicht überzogenen Überzug, wie in Fig. 21. Im Gegensatz dazu zeigt die Karte der Fig. 27 die Lichtstärkeverteilung um die Lichtquelle 354 der Fig. 22 mit dem sichtbares Licht reflek­ tierenden Überzug 390 auf einer Hälfte des transparenten Kol­ bens. Die verbesserte Kontrolle und höhere Lichtleistung des Lichtstrahles in Fig. 27 gegenüber der von Fig. 26 ist leicht erkennbar.

In den Fig. 28-35 sind zwei verwandte Ausfüh­ rungsformen veranschaulicht. Die Ähnlichkeiten mit vorbe­ schriebenen Ausführungsformen, z. B. Fig. 2-7, sind deutlich. Diese weiteren Ausführungsformen demonstrieren die Anwend­ barkeit der Merkmale dieser Erfindung auf andere als Glüh­ faden-Lichtquellen. In den Fig. 28-31 ist eine Bogenentla­ dungslampe in einem abgestumpften Parabolreflektor gezeigt. Mehr im besonderen zeigt Fig. 28 eine Bogenentladungslampe 454 innerhalb eines Reflektors 452 angeordnet. Die Lampe wird durch Metallverbinder 476, 478 an Ort und Stelle gehalten, die an Leitern 482, 484 befestigt sind, die an einem einge­ betteten Stopfen 480 montiert sind. Der Reflektor umfaßt eine im wesentlichen parabolische primäre reflektierende Oberflä­ che 452A und obere und untere planare Oberflächen 452D bzw. 452E. Die planaren Oberflächen 452D und 452E begrenzen oder stumpfen die vertikale Ausdehnung der reflektierenden Para­ boloberfläche ab und werden somit als planare "abstumpfende" reflektierende Oberflächen bezeichnet. Wie oben erläutert, spielen die planaren abstumpfenden Oberflächen eine sehr viel geringere aktive Rolle als die primärere reflektierende Ober­ fläche 452A beim Reflektieren von Licht von der Lampe nach vorn.

Die Bogenentladungs-Lichtquelle ist vorzugsweise eine vom Metallhalogenidtyp. Sie schließt einen lichtdurch­ lässigen hochschmelzenden Kolben ein, der Längsenden 462 und 464 und einen mittleren kolbenförmigen Bereich 458 umfaßt, der eine abgedichtete Kammer enthält. Elektroden 518 und 520 sind durch einen Bogenspalt 521 in der Kammer, die auch eine gasförmige Füllung, die typischerweise ein Metallhalogenid einschließt, enthält, voneinander entfernt. Die Elektroden sind etwa mit der Längsachse L der Lichtquelle ausgerichtet, zumindest in der Nähe des kolbenförmigen Bereiches 458. Vor­ zugsweise ist eine solche Längsachse L wiederum im wesentli­ chen ausgerichtet mit einer (nicht dargestellten) Längsachse der parabolischen reflektierenden Oberfläche 452. In einer konventionellen Weise ist die Elektrode 518 durch eine Zulei­ tung 522 und eine hochschmelzende Folie 524 an einer Zulei­ tung 526 befestigt. In ähnlicher Weise ist die Elektrode 520 durch eine Leitung 532 und eine hochschmelzende Metallfolie 534 mit einer Zuleitung 536 verbunden. Obwohl nicht darge­ stellt, sind die Leitungen 522, 532 in konventioneller Weise mit entsprechenden Drahtspulen umwickelt, um die Ausrichtung der Leiter entlang der Längsachse L zu erleichtern.

Im gezeigten Beispiel ist ein äußerer Bogenrohrkol­ ben 540 aus lichtdurchlässigem hochschmelzendem Material über dem lichtdurchlässigen Kolben ausgebildet und umfaßt Enden 542, 544, die entlang der Längsachse L im Abstand voneinander liegen, sowie einen kolbenförmigen Zwischenbereich 546. Die Enden des Außenkolbens sind jeweils an Enden 462, 464 des Kolbens durch Verschmelzen der benachbarten Enden des Kolbens und des Außenkolbens befestigt. Falls erwünscht, kann der Raum 460 zwischen dem Kolben und dem Außenkolben evakuiert werden, wie, z. B. in der US-PS 4,935,668 gelehrt. Weiter kann der Außenkolben mit Bezug auf den Kolben mit (nicht gezeigten) anderen Geometrien verbunden werden, wie durch direktes Schmelzen der Enden 542, 544 des Außenkolbens an die Zuleitungen 526, 536. Das vorgenannte Befestigungsverfahren wird auch in der US-PS 4,935,668 gelehrt.

Im wesentlichen ist der gesamte kolbenförmige Be­ reich des Außenkolbens rechts der Ebene P mit einem sichtba­ res Licht reflektierenden Überzug 490 überzogen. Der Überzug 490 reflektiert durch die Bogenentladung emittiertes Licht zurück zur Bogenentladung. Zu diesem Zweck hat der kolbenför­ mige Bereich 546 des Außenkolbens eine im wesentlichen ellip­ tische oder sphärische Gestalt entlang der Längsachse L. Als Ergebnis kann Licht der Lichtquelle, das zur parabolischen reflektierenden Oberfläche 452A gerichtet ist, durch die re­ flektierende Oberfläche wirksam kontrolliert werden, um ein erwünschtes Strahlmuster zu erhalten.

Der sichtbares Licht reflektierende Überzug 490 ist auf der Lichtquelle 454 wie in Fig. 28 und auch in den ver­ einfachten Drauf- und Seitenansichten der Lampe in den Fig. 30 bzw. 31 angeordnet. In Fig. 30 umfassen die Lichtstrahlen zwei Komponenten. Die primäre reflektierende Oberfläche 452A empfängt eine erste Komponente in einem nicht reflektierten Zustand und eine zweite Komponente, die vom Überzug 490 re­ flektiert und zur Bogenentladung im Bogenspalt 521 gerichtet worden ist. Da die Entladung im wesentlichen transparent für ihr eigenes abgestrahltes Licht ist, passiert die zweite Lichtkomponente die Entladung im wesentlichen und erreicht die primäre reflektierende Oberfläche. Die primäre reflektie­ rende Oberfläche 452A richtet dann die gesammelten ersten und zweiten Komponenten des Lichtes als Lichtstrahlen nach vorn. Die Seitenansicht der Fig. 31 zeigt in ähnlicher Weise Licht­ strahlen, die dem erwähnten Lichtstrahlenmuster der Fig. 30 folgen und durch die reflektierende Oberfläche 452A in Vor­ wärtsrichtung reflektiert werden.

Sammelt die parabolische reflektierende Oberfläche z. B. etwa ein Drittel des durch den Überzug 490 reflektier­ ten Lichtes mit einer scheinbaren Position, die mit der Bo­ genentladung zusammenfällt, dann können die Lumen des Strah­ les theoretisch um etwa 20 bis 30% erhöht werden. Der sicht­ bares Licht reflektierende Überzug 490 kann z. B. 27 abwech­ selnde Schichten aus Tantaldioxid und Siliciumdioxid umfas­ sen, die durch chemische Dampfabscheidung bei geringem Druck (LPCVD) auf dem Kolben abgeschieden sind, wofür eine Borat- Maskierung benutzt wird, um das gezeigte Muster zu erzielen, wobei das Verfahren detaillierter weiter unten beschrieben werden wird.

Der vorgenannte Überzug ist hochschmelzend und so­ mit in der Lage, den hohen Temperaturen zu widerstehen, die während des Betriebes der Lichtquelle auftreten. Im Gegensatz dazu würde ein konventioneller Metallüberzug (z. B. Aluminium oder Silber) unter solchen Betriebstemperaturen versagen. Der beschriebene Überzug bildet darüber hinaus einen optischen Interferenzfilter, der spiegelnd ist und das Reflektieren von Lichtstrahlen zur Längsachse L der Lichtquelle beträchtlich unterstützt. Diffuse Überzüge, die sichtbares Licht reflek­ tieren und aus pulverisiertem Material, wie Aluminiumoxid, gebildet sind, sind weit weniger in der Lage, Licht zur Längsachse L zu reflektieren. Diffuse Überzüge erhöhen daher die scheinbare Größe der Lichtquelle, wie durch die paraboli­ sche reflektierende Oberfläche "gesehen", was zu einem weni­ ger kontrollierten Strahl führt, der typischerweise blendet. Die vorgenannten unterscheidenden Merkmale des beschriebenen Überzuges 490 gelten vorzugsweise für alle anderen sichtbares Licht reflektierenden Überzüge, auf die hierin Bezug genommen wird.

Eine andere erwünschte Eigenschaft eines optischen Interferenzfilters ist es, daß es so ausgebildet werden kann, Licht in verschiedenen Frequenzbereichen selektiv durchzulas­ sen oder zu reflektieren. Wenn aus einem optischen Interfe­ renzfilter gebildet, kann der Überzug 490 so ausgebildet wer­ den, daß er IR-Licht reflektiert oder eine unerwünschte Farbe sichtbaren Lichtes durchläßt. Dies wird durch Auswählen von Schichtdicken und Schichtzahlen für einen gegebenen Satz von Materialien mit hohem und geringem Brechungsindex bewerkstel­ ligt.

Noch ein anderer Vorteil des optischen Interferenz­ filters ist eine verbesserte Farbvermischung. Bei konventio­ nellen Bogenlampen kann eine Farbtrennung auftreten. Die Hin­ zufügung der durch den reflektierenden Überzug gerichteten Teile der emittierten Strahlung durch die im wesentlichen transparente Quelle ergibt eine Farbvermischung.

Um die Strahl-Lumen zu erhöhen, dient der sichtba­ res Licht reflektierende Überzug 490 auf der Lichtquelle der vorgenannten Fig. 28-31 auch als eine Licht-Abschirmung, um zu verhindern, daß direkt von der Lichtquelle nach vorn gehendes Licht nach vorn projiziert wird. Solches nach vorn gehendes Licht hat nicht den hohen Grad der Richtungskontrol­ le, die dadurch gewonnen wird, daß Licht durch die reflektie­ rende Paraboloberfläche 452A reflektiert wird. Bei einem Au­ tomobilscheinwerfer beobachtet ein entgegenkommender Fahrer z. B., daß der Scheinwerfer gegen durch solch unkontrollier­ tes Licht verursachte Blendung geschützt ist.

Die Fig. 32-35 zeigen eine andere Lichtquelle nach Art der Bogenentladung. Mit Ausnahme der Konfiguration des sichtbares Licht reflektierenden Überzuges 490 auf der Lichtquelle der Fig. 32 entsprechen die anderen Teile der Lichtquelle der obigen Beschreibung der mit gleichen Bezugs­ zeichen versehenen Teile.

Der sichtbares Licht reflektierende Überzug 490 auf der Lichtquelle definiert ein Muschelschalenmuster (Fig. 32 und 33) in einer Weise ähnlich den Ausführungsformen der Fig. 2-7. Das Muschelschalenmuster ist vorzugsweise derart kon­ figuriert, daß ein Bogen in dem Bogenspalt von irgendeinem Punkt der primären reflektierenden Oberfläche 452A aus "ge­ sehen" werden kann, zu dem möglichen Ausmaß jedoch nicht von irgendeinem Punkt auf planaren abstumpfenden Oberflächen 452D und 452E. Aufgrund der vorzugsweise kugelförmigen oder ellip­ tischen Gestalt des Abschnittes des kolbenförmigen Bereiches des Außenkolbens, der mit dem Überzug 490 bedeckt ist, wird Licht von einem Bogen im Bogenspalt, das auf den Überzug trifft und von diesem reflektiert wird, zurück durch den Bo­ gen fokussiert. Als ein Ergebnis kann das Licht, das zu der parabolischen reflektierenden Oberfläche 452A gerichtet wird, durch eine solche parabolische reflektierende Oberfläche am wirksamsten zur Erzielung eines erwünschten Strahlmusters kontrolliert werden.

Die Fig. 34 und 35 zeigen vereinfachte Drauf- bzw. Seitenansichten des Lichtsystems mit dem beschriebenen Mu­ schelschalenmuster. Die dargestellten Lichtstrahlen zeigen, daß die oberen und unteren Seiten des Muschelschaltenmusters (siehe Fig. 32) im wesentlichen verhindern, daß Lichtstrahlen von der Lichtquelle die planaren abstumpfenden reflektieren­ den Oberflächen 452D und 452E erreichen. Diese Oberflächen erreichende Lichtstrahlen sind nahezu nutzlos, da diese Ober­ flächen kein Licht in Vorwärtsrichtung reflektieren. Das Mu­ schelschalenmuster des Überzuges empfängt statt dessen Licht, das ansonsten nutzlos die planaren abstumpfenden Oberflächen erreichen würde und richtet es, wie durch die Lichtstrahlen gezeigt, nach rückwärts auf die parabolische primäre reflek­ tierende Oberfläche. Die primär reflektierende Oberfläche re­ flektiert das Licht dann in einer brauchbaren Vorwärtsrich­ tung. Die dargestellten Lichtstrahlen haben natürlich auch eine Lichtkomponente, die die reflektierende Oberfläche di­ rekt von der Bogenentladung empfangen hat.

Zusätzlich blockiert das muschelschalenförmige Mu­ ster des sichtbares Licht reflektierenden Überzuges 490 der Lichtquelle nicht reflektiertes Licht von der Bogenentladung, so daß es nicht direkt in einer Vorwärtsrichtung ausgesandt wird. Ein solches direkt in Vorwärtsrichtung gehendes Licht, das durch das Muschelschalenmuster vermieden wird, würde zu dem nach vorn gehenden Lichtstrahl eine Komponente hinzufü­ gen, die nicht den hohen Grad der Richtungskontrolle auf­ weist, die durch das Reflektieren durch die parabolische re­ flektierende Oberfläche gewonnen wird.

Eine Erhöhung der Strahl-Lumen von mehr als 20% wird, verglichen mit nicht überzogenen Lichtquellen, für das muschelschalenförmige Muster des Überzuges erwartet. Für sol­ che Zwecke kann der sichtbares Licht reflektierende Überzug 490 durch Abscheiden abwechselnder Schichten aus Tantaldioxid und Siliciumdioxid auf dem Kolben durch LPCVD unter Anwendung des Borat-Maskierens zur Erzielung des gezeigten Musters ge­ bildet werden.

Fig. 36 repräsentiert noch eine andere Art des Lichtsystems oder der Lampe, auf die die Prinzipien der vor­ liegenden Erfindung angewendet werden können. Wie gezeigt, weist eine elektrodenlose Entladungslampe 600 hoher Inten­ sität ein Bogenrohr 602 auf, das eine Füllung aus einem ioni­ sierbaren Gas 604 enthält. Ein RF-Signal hoher Frequenz wird durch eine Anregungsspule 606 geliefert, um das ionisierbare Gas zu einem Gasentladungszustand anzuregen. Eine Zündhilfe 608 ist mit dem Bogenrohr verbunden, und wird üblicherweise aus einem ähnlichen Material aus geschmolzenem Quarz kon­ struiert. Ein Gas oder eine Gasmischung 610 geringen Druckes hat einen geringeren dielektrischen Durchbruchswert als die Gasfüllung 604, so daß es einen Zustand der elektrischen La­ dung, initiiert durch die Zündschaltung 612, erreicht. Nach­ dem das Gas 610 einen Zustand der elektrischen Ladung er­ reicht hat, dient es zum Initiieren der elektrischen Ladung innerhalb des Bogenrohres 602. Auf diese Weise wird sichtbare Strahlung aus der Lampe emittiert. Weitere Einzelheiten hin­ sichtlich dieser Art von elektrodenloser Lampe sind im Stand der Technik bekannt, so daß eine weitere Erläuterung hier nicht erforderlich ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können Abschnitte des Bogenrohres 602 und/oder der Zündhilfe 608 mit einem op­ tischen Interferenzfilter oder Überzug 620 versehen werden. Ausgewählte Abschnitte der emittierten Strahlung werden zur Bogenentladung zurück reflektiert, mindestens ein Teil davon wird in Stahlung sichtbaren Lichtes umgewandelt und es ergibt sich eine Gesamtzunahme der Effizienz. Darüber hinaus gestat­ tet das Überziehen ausgewählter Abschnitte der Lichtquelle einem Designer, das Licht in vorbestimmten Orientierungen und Mustern zu projizieren.

Um solche gemusterten Interferenzfilter zu erhal­ ten, wird der Kolben erst mit einem festen Maskierungsmateri­ al maskiert, das unter Spannung bei einer Temperatur allge­ mein im Bereich zwischen 250 und 700°C viskos zu fließen in der Lage ist, und das in einem Medium löslich ist, das weder das Filtermaterial noch den Kolben nachteilig beeinflußt. Die Maske wird auf den Kolben in einem Muster aufgebracht, das nach Entfernung vom Kolben nach der Abscheidung des Filters das Filter im erwünschten Muster auf dem Substrat zurückläßt. Das optische Vielschicht-Interferenzfilter wird auf irgend­ eine geeignete Weise, die dem Fachmann bekannt ist, auf den maskierten Kolben aufgebracht.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Vorläufer eines Maskierungsmaterials, wie ein Boroxid-Vor­ läufer, auf eine äußere Oberfläche des Kolbens der Licht­ quelle aufgebracht. Der Vorläufer wird dann vor der Abschei­ dung des Mehrschichtfilters oder -überzuges in Boroxid um­ gewandelt. Bei einer anderen Ausführungsform wird das Bor­ oxid-Material oder ein Vorläufer davon durch ein Verfahren zum chemischen Dampfabscheiden auf den Kolben aufgebracht.

Bei einem Verfahren zur Dampfabscheidung, Verdampfung oder Zerstäubungsmaskierung muß der Kolben erst mit einem geeigne­ ten Material vormaskiert oder überzogen werden, wie Abzieh­ papier, Band, organischen Überzugsverbindungen, wie Lacken usw. und der Borsäure-Vorläufer wird auf den vormaskierten Kolben aufgebracht. Die Vormaske aus Abziehpapier, Band oder Lack wird auf den Kolben in dem Muster aufgebracht, in dem der gemusterte Interferenzfilter erwünscht wird, und das Boroxid oder der Boroxid-Vorläufer wird auf den vormaskierten Kolben aufgebracht.

Alternativ kann die Vormaske erhalten werden durch Gebrauch einer mechanischen Maske oder Schablone, kombiniert mit dem Sprühen des Boroxid-Vorläufers auf den Kolben. Eine mechanische Bormaske arbeitet auch gut bei Verfahren in Sichtweite, wie Verdampfen, Zerstäuben oder andere physikali­ sche Dampfabscheidungs (PVD)-Verfahren zum Aufbringen des Boroxids oder dessen Vorläufers. Boroxid oder ein Boroxid- Vorläufer kann auch durch Sprühen, Eintauchen oder Aufschmie­ ren einer wäßrigen Aufschlämmung eines dieser Materialien in einer gesättigten Lösung davon mit einer eingestellten Visko­ sität mittels eines geeigneten viskos machenden Mittels, wie Methylcellulose oder Acrylsäure, das später unter Zurücklas­ sung der Borsäure ausgebrannt werden kann, aufgebracht wer­ den.

Nach der Abscheidung zur Bildung des Boroxids oder Boroxid-Vorläufers wird die Vormaske in einem flüssigen oder dampfförmigen Medium, das weder Boroxid, Boroxid-Vorläufer oder Kolben beeinträchtigt oder löst, vom Kolben gelöst. Al­ ternativ können einige Vormaskierungs-Verbindungen, wie Lack, durch Pyrolyse während der Umwandlung des Boroxid-Vorläufers in Boroxid in situ entfernt werden. Bei einigen Ausführungs­ formen ist eine Vormaske nicht erforderlich und der Kolben wird entweder teilweise in einen flüssigen Boroxid-Vorläufer eingetaucht oder der Vorläufer wird auf den Kolben derart ge­ bürstet, gestrichen oder geschmiert, daß das erwünschte Mu­ ster für den optischen Interferenzfilter (der auf den mas­ kierten Kolben aufgebracht wird) nach dem Entfernen des Bor­ oxids erhalten wird.

Tributylborat und Trimethoxyboroxin sind flüssige Boroxid-Vorläufer, die sich als brauchbar bei der Ausführung der Erfindung erwiesen haben, und sie sind durch Eintauch­ überziehen, Anstreichen, Bürsten oder Aufschmieren auf Sub­ strate, wie Kolben, aufgebracht worden. Beispielsweise wurde eine Lampe, wie eine Glühfadenlampe mit einem Kolben aus ge­ schmolzenem Quarz oder Glas nur an solchen Abschnitten der Kolbenoberfläche, wo der optische Interferenzfilter nicht er­ wünscht war, in viskoses flüssiges Tributylborat oder Tri­ methoxyboroxin eingetaucht oder damit gebürstet, bestrichen oder beschmiert. Überschüssige Tributylborat-Flüssigkeit auf dem Lampenkolben wird entfernt unter Einsatz eines faserfö­ rmigen Materials, wie eines Kapillardochtes. Der Lampenkol­ ben, auf den das Tributylborat (oder Trimethoxyboroxin) auf­ gebracht worden ist, wird dann mit Wasser, Dampf oder einer Umgebung hoher Feuchtigkeit (wie durch Anordnen des überzoge­ nen Lampenkolbens über siedendem Wasser) in Berührung ge­ bracht, um die Vorläufer-Flüssigkeit in Borsäure umzuwandeln. Das Tributylborat oder Trimethoxyboroxin reagiert mit H₂O un­ ter Bildung von Borsäure (H₃BO₃). Dies erzeugt mattierende feste Borsäure auf dem Kolben, wo flüssiger Vorläufer aus Tributylborat vorhanden gewesen ist.

Die so gebildete Borsäure ist etwas porös, weist Löchelchen auf und wird leicht durch Handhabung beschädigt oder verkratzt. Sie muß daher verdichtet und in Boroxid (B₂O₃) umgewandelt werden, um in der vorliegenden Erfindung brauchbar zu sein. Dies erfolgt leicht durch Erhitzen auf ei­ ne geeignete erhöhte Temperatur, typischerweise im Bereich von 550-800°C, um die Borsäure in Boroxid umzuwandeln. Die erhöhte Temperatur beseitigt auch vorhandenes restliches or­ ganisches Material und fördert eine gute Haftung zwischen dem Boroxid-Überzug und dem glasartigen Substrat. Ein Erhitzen in Luft für 5 bis 10 Minuten bei 650°C hat im Laboratorium gut gearbeitet.

Das Boroxid ist ein glasartiges Material, das bei Temperaturen von 250°C und darüber (d. h. 250-750°C) viskos fließt, was ein nützliches und wesentliches Merkmal bei der Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist. Das viskose Fließen beseitigt Fehler, wie Löchelchen, in der Mas­ ke. Es dient auch zum Entfernen der dem Überzug innewohnenden Spannungen, die während der Verfahren zur Dampfabscheidung auftreten, wenn man den Filter über dem maskierten Kolben aufbringt. Wird diese Spannung nicht beseitigt, dann kann die Maske während der Bildung des Filters abspalten, was bedeu­ tet, daß Filter auch dort auf den Kolben aufgebracht wird, wo ein Abspalten stattgefunden hat. Dies ist natürlich uner­ wünscht.

Diese vom Abscheidungsverfahren herrührende Span­ nung ist nicht die gleiche wie die, die sich aus einer unter­ schiedlichen Wärmeausdehnung und -kontraktion ergeben würde. Beim Aufbringen optischer Interferenzfilter aus hochschmel­ zenden Metalloxiden resultiert das leichte viskose Fließen der Boroxid-Masse in Rissen in dem darüberliegenden Inter­ ferenzfilter-Material, was die nachfolgende Entfernung der Maske und des darüberliegenden Filters unterstützt. Die nicht kristalline, glasartige Natur des Boroxids sorgt auch für we­ niger Filmfehler in der Maske, da aufgrund morphologischer Phasenänderungen keine Zugspannungen in der Maske erzeugt werden, wie dies bei einem kristallinen Material der Fall wä­ re. Um daher als eine Maske bei Verfahren zum Abscheiden op­ tischer Interferenzfilter bei erhöhten Temperaturen brauchbar zu sein, wie bei Verfahren zum chemischen Dampfabscheiden (CVD), sollte das Maskierungsmaterial vorzugsweise ein vis­ koses Fließen aufweisen, um Spannung zu beseitigen und Ab­ spalten und Reißen der Maske während des Verfahrens zur Fil­ terabscheidung zu vermeiden.

Allgemein kann die Boroxid-Maske eine Dicke im Be­ reich von etwa 0,1 bis 2 µm aufweisen, wobei 0,5 bis 0,7 µm bevorzugt sind. Ein zu dicker Überzug kann aufgrund der Fehl­ anpassung bei der thermischen Ausdehnung zwischen dem Boroxid in seinem festen Zustand und dem Siliciumdioxid-Kolben ein Versagen in einem Glas- oder geschmolzenen Quarzkolben verur­ sachen. Ist sie zu dünn, dann können Löchelchen resultieren, und es kann schwieriger werden, die Maske zu entfernen.

Um eine Boroxid-Maskendicke in der Größenordnung von 1 µm oder mehr zu erzielen, können mehr als ein Aufbrin­ gen des Tributylborats als Vorläufer, gefolgt von der Hydro­ lyse zu Borsäure erforderlich sein. Der Einsatz von Trimeth­ oxyboroxin hat bei nur einem einzigen Eintauchen zu einer 1 µm dicken Maske geführt. Im Falle des Tauchüberziehens wird die Oberfläche des Außenkolbens einer Lampe oder die Glühfa­ den- oder Bogenkammer einer Lichtquelle in flüssiges Tribu­ tylborat bei Raumtemperatur eingetaucht. Bei Tributylborat wurde festgestellt, daß ein einzelnes Eintauchen zu einem verdichteten Boroxidfilm von nur einem halben µm Dicke nach Hydrolyse und Umwandlung in das Oxid führte. Das Wiederholen des Verfahrens erzeugte eine Boroxid-Dicke von etwa 1 µm.

Der Vorläufer für die Boroxidmaske, d. h. Borsäure, wurde auch durch ein bei Atmosphärendruck ausgeführtes che­ misches Dampfabscheiden (APCVD) hergestellt durch Umsetzen von Trimethylborat-Dampf mit Wasserdampf bei Raumtemperatur in einer Reaktionskammer, enthaltend den zu maskierenden Ge­ genstand oder Kolben. Bei diesem Verfahren wird ein Strom von Stickstoffgas durch ein flüssiges Trimethylborat geblasen und ein anderer Strom von Stickstoffgas wird durch Wasserdampf geblasen, wobei die beiden Ströme separat in eine die Lampe oder einen anderen zu maskierenden Gegenstand enthaltende Reaktionskammer eingeführt werden. Der Trimethylborat-Dampf reagiert mit dem Wasserdampf unter Bildung eines Borsäure (H₃BO₃)-Überzuges auf dem Kolben, der dann zur Bildung des Boroxides erhitzt wird. Bei Anwendung dieses Verfahrens ist ein 1 µm dicker Überzug aus Boroxid leicht erhältlich. Wie bei dem Verfahren mit dem flüssigen metallorganischen Vor­ läufer, muß die so gebildete Borsäure wärmebehandelt werden, um sie zu verdichten und in Boroxid umzuwandeln, und eine Temperatur von etwa 650°C für 5-10 Minuten, wie oben offen­ bart, hat sich als geeignet erwiesen.

Bei dem APCVD-Verfahren wurden unter Verwendung verschiedener Vormaskierungs-Materialien, wie Abziehpapier und Klebeband, komplexe symmetrische und asymmetrische Bor­ oxid-Maskenmuster erzielt. Nachdem die Borsäure gebildet worden war, wurde das Abziehpapier oder Band entfernt und die auf dem überzogenen Kolben verbliebene Borsäure durch Erhit­ zen in Boroxid umgewandelt.

Nachdem der Boroxid-Überzug gebildet worden war, wurde das erwünschte optische Mehrschicht-Interferenzfilter auf den mit Boroxid maskierten Kolben aufgebracht. Dies kann unter Anwendung bekannter Abscheidungsverfahren erfolgen, die derzeit für das Aufbringen solcher Filter benutzt werden, einschließlich, z. B., Vakuumverdampfung, Ionenplattierung, Zerstäuben, Verfahren zum chemischen Dampfabscheiden (CVD), wie Plasma-CVD, CVD bei Atmosphärendruck (APCVD) und CVD bei geringerem Druck (LPCVD).

Beim Ausführen des Verfahrens der Erfindung wurden optische Mehrschicht-Interferenzfilter aus hochschmelzendem Metalloxid aus abwechselnden Schichten aus Titandioxid und Siliciumdioxid und auch aus Tantaldioxid und Siliciumdioxid aus insgesamt 26-32 Schichten auf die äußere Oberfläche der Glühfaden- und Bogenkammern elektrischer Lampen bei einer Temperatur im Bereich von 350-600°C unter Anwendung eines LPCVD-Verfahrens aufgebracht. Dieser Abschnitt des Verfahrens ist in den US-PS 4,949,005 und 5,138,219 offenbart, auf deren Offenbarungen hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Die US-PS 4,949,005 offenbart auch das Glühen von Filtern aus Tantaldioxid und Siliciumdioxid bei einer Temperatur zwischen 550 und 675°C.

Zusammenfassend werden vor dem Aufbringen des opti­ schen Interferenzfilters solche Abschnitte der äußeren Ober­ fläche des Lampenkolbens, die als nicht überzogen gezeigt sind, mit einem Abziehpapier vormaskiert. Die vormaskierte Lampe wird dann in Tributylborat getaucht, herausgezogen und überschüssiges Tributylborat durch Abziehen mit einem Papier­ tuch entfernt. Die mit Tributylborat überzogene Lampe wird über siedendes Wasser gehalten, um das Borat zu Borsäure zu hydrolysieren und dann 10 Minuten lang in einen 650°C erhitz­ ten Ofen angeordnet, um die Borsäure in Boroxid umzuwandeln. Dieses Verfahren kann ein zweites Mal wiederholt werden.

Der oben beschriebene kalte Spiegel wird dann unter Anwendung eines LPCVD-Verfahrens bei einer Temperatur im Be­ reich von 350-600°C auf die mit Boroxid maskierte Lampe aufgebracht. Nachdem der Filter auf der maskierten Lampe ge­ bildet worden ist, wird die Lampe abgekühlt und in Wasser an­ geordnet, das das Boroxid löst und es zusammen mit dem darauf aufgebrachten Filtermaterial entfernt. Die Lampe wird dann wärmebehandelt, um den verbliebenen, einen kalten Spiegel bildenden gemusterten optischen Interferenzüberzug nach dem Glühschema in der US-PS 4,949,005 zu glühen.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevor­ zugten Ausführungsformen und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. Offensichtlich ergeben sich beim Lesen und Ver­ stehen dieser Beschreibung Modifikationen und Änderungen. Es ist beabsichtigt, alle solche Modifikationen und Änderungen einzuschließen, soweit sie in den Umfang der beigefügten An­ sprüche oder deren Äquivalente fallen.

Claims (10)

1. Lichtquelle, umfassend:
eine Einrichtung zum Erzeugen von Licht;
einen glasartigen lichtdurchlässigen Kolben mit einer abgedichteten Kammer zur Aufnahme der lichterzeugenden Ein­ richtung und mit einer äußeren Oberfläche, wobei der Kolben und die lichterzeugende Einrichtung solche Abmessungen haben, daß die durch den Kolben übertragene mittlere Leistungsdichte mindestens 4 Watt/cm² beträgt und
einen optischen Mehrschicht-Interferenzüberzug auf nur einem Abschnitt der äußeren Oberfläche des Kolbens, um Licht von der lichterzeugenden Einrichtung in einer Richtung zu re­ flektieren, die die durch einen nicht überzogenen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Kolbens durchgelassene Lichtmenge erhöht.

2. Lichtquelle zum Einsatz in einem optischen Sy­ stem mit einem Reflektor, der Licht von der Lichtquelle em­ pfängt und das Licht in einer erwünschten Weise richtet, wo­ bei die Lichtquelle umfaßt:
einen glasartigen lichtdurchlässigen Kolben mit einer abgedichteten Kammer zur Aufnahme der lichterzeugenden Ein­ richtung und mit einer äußeren Oberfläche, wobei der Kolben und die lichterzeugende Einrichtung solche Abmessungen haben, daß die durch den Kolben übertragene mittlere Leistungsdichte mindestens 4 Watt/cm² beträgt und
einen optischen Mehrschicht-Interferenzüberzug auf nur einem Abschnitt der äußeren Oberfläche des Kolbens, um Licht von der lichterzeugenden Einrichtung in einer Richtung zu re­ flektieren, um vom Reflektor abgegebenes Licht zu maximieren.

3. Lichtquelle nach Anspruch 2, worin der Kolben eine Längsachse aufweist und der optische Interferenzüberzug mit Bezug auf die Längsachse und auf der äußeren Oberfläche des Kolbens symmetrisch angeordnet ist.

4. Lichtquelle nach Anspruch 3, worin der optische Interferenzüberzug einen primären Abschnitt aufweist, der mindestens ein Viertel des Kolbens bedeckt.

5. Lichtquelle nach Anspruch 2, worin der Kolben eine Längsachse aufweist und der optische Interferenzüberzug mit Bezug auf die Längsachse asymmetrisch auf der äußeren Oberfläche des Kolbens angeordnet ist.

6. Lichtquelle nach Anspruch 5, worin der optische Interferenzüberzug etwa ein Drittel bis eine Hälfte der äu­ ßeren Oberfläche bedeckt.

7. Lichtsystem, umfassend:
eine Lichtquelle mit einem Kolben, der eine abgedichtete Kammer und eine lichterzeugende Einrichtung einschließt, die entlang einer ersten Längsachse derart angeordnet ist, daß die Temperatur mindestens eines Teiles des Kolbens höher als 400°C ist;
einen Reflektor mit einem aktiven Abschnitt, der mit Bezug auf die Lichtquelle angeordnet ist, um Licht von dort zu empfangen und das Licht in einer erwünschten Richtung zu richten und
einen optischen reflektierenden Mehrschicht-Interferenz­ überzug, der auf nur einem Teil der äußeren Oberfläche des Kolbens in einer Konfiguration derart angeordnet ist, daß Licht zum aktiven Abschnitt des Reflektors reflektiert wird.

8. Verfahren zum Bilden eines gemusterten optischen Interferenzfilters auf einem ausgewählten Abschnitt eines Lampenkolbens, der in einer Lichtquelle hoher Temperatur be­ nutzt wird, wobei das Verfahren die Stufen umfaßt:
Bilden eines Überzuges aus Boroxid als eine Maske auf einem Abschnitt des Lampenkolbens, auf dem der optische Interferenzfilter nicht erwünscht ist;
Aufbringen des optischen Interferenzfilters auf das überzogene Substrat bei einer Temperatur, bei der das Boroxid viskos ist und
Entfernen des Boroxid-Überzuges und des darauf auf ge­ brachten optischen Interferenzfilters unter Bildung eines gemusterten optischen Interferenzfilters.

9. Verfahren zum Bilden eines optischen Interfe­ renzfilters in einem vorbestimmten Muster auf einer äußeren Oberfläche eines Lampenkolbens, umfassend die Stufen:
Aufbringen eines Boroxid-Überzuges auf einen ersten Ab­ schnitt der äußeren Oberfläche des Kolbens;
Aufbringen eines optischen Interferenzfilters auf die äußere Oberfläche des Kolbens, die den ersten Abschnitt ein­ schließt und
Entfernen des Boroxid-Überzuges und des optischen Inter­ ferenzfilters darauf durch Auflösen des Boroxid-Überzuges in einer wäßrigen Lösung.

10. Lichtquelle, umfassend:
einen Kolben mit einer abgedichteten Kammer und einer äußeren Oberfläche, wobei der Kolben derart abgemessen ist, daß die durch den Kolben übertragene mittlere Leistungsdichte mindestens 4 Watt/cm² beträgt;
eine Einrichtung zum Erzeugen von Licht von innerhalb der Kammer und
einen optischen Interferenzüberzug auf der äußeren Ober­ fläche des Kolbens, der durch Bilden einer Boroxid-Maske auf einem Abschnitt der äußeren Oberfläche, Aufbringen des Über­ zuges auf der äußeren Oberfläche und Entfernen der Boroxid- Maske und des darauf aufgebrachten lichtreflektierenden Über­ zuges zur Bildung eines gemusterten optischen Interferenzfil­ ters gebildet ist.