Лампа накаливания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве ламп накаливания с покрытиями на колбе, отражающими инфракрасное излучение. Целью изобретения является повышение световой отдачи ламп накаливания. На поверхность колбы 1 лампы накаливания наносится теплоотражающее покрытие 2, состоящее из металлического слоя 7, окруженного по крайней мере одним слоем диэлектрика 5, 9 с показателем преломления N = 1,37 - 1, 60 и слоями диэлектрика 3, 11 с высоким коэффициентом преломления N≥1,9. Толщины диэлектриков соответственно составляет λ<SB POS="POST">0</SB>/4N<SB POS="POST">1</SB> + 2,5 и λ<SB POS="POST">0</SB>/N, где λ<SB POS="POST">0</SB> - длина волны, соответствующая середине полосы пропускания. Введение дополнительного слоя с низким коэффициентом преломления и подбор определенной толщины указанных слоев диэлектрика и их коэффициентов преломления позволяет дополнительно отразить ближнюю часть ИК-излучения и обеспечить высокое пропускание видимого излучения, что позволяет получить более высокую световую отдачу. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УЬЛИН

„.,SU 155404

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4450441/24-07 (22) 29 ° 06.88 (46) 30.03.90. Бюл. № 12 (71) Томский государственный университет им. В. В. Куйбышева (72) Г. И. Вертегов, Р. Г. Кашапов, В. В. Козик, 10. В. Планкин и С. А. Ухинов (53) 621.3.032(088.8) (56) Патент франции Р 2811037, кл. Н 01 К 1/32, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М - 1436149, кл. Н 01 К 1/32, 1987. (54) Ш1ПА НАКАЛИВАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве ламп накаливания с покрытиями на колбе, отражающими инфракрасное излучение. Целью изобретения является повышение световой отдачи ламп накаливания. На поверхность колбы 1 лампы накаливания наноI

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве ламп накаливания с покрытиями на колбе, отражающими инфракрасное излучение.

Целью изобретения является повышение световой отдачи ламп накаливания.

На фиг. 1 приведено расположение слоев диэлектрика и металла на колбе лампы накаливания; на фиг. 2 — фазовая диаграмма, поясняющая просветление слоя металла;.на фиг. 3 — фазовая диаграмма дпя длины волны 1100 нм; (У)5 Н 01 К 1/32, G 02 В 5/28

2 сится теплоотражающев покрытие 2, состоящее иэ металлического слоя 7, окруженного по крайней мере одним слоем диэлектрика 5, 9 с показателем преломления n = 1,37-1,60 и слоями диэлектрика 3, 11 с высоким коэффициентом преломления n 1,9. Толщины диэлектриков соответственно составляют + 2 5 и — где h — дли о о

4п, n о на волны, соответствующая середине полосы пропускания. Введение дополнительного слоя с низким коэффициентом преломления и подбор определенной толщины указанных слоев диэлектрика и их коэффициентов преломления позволяет дополнительно отразить ближнюю часть ИК-излучения и обеспечить высокое пропускание ви.димого излучения, что позволяет получить более высокую световую отдачу.

4 ил., 3 табл. ! на фиг. 4 — спектры отражения и пропускания света (соответственно кривые и и Е ) для колбы согласно изобретению и спектр пропускания света (кривая о ) для колбы прототипа.

Колба 1 (фиг. 1) выполнена из оптически прозрачного материала с теплоотражающим покрытием 2 на внутренней поверхности. Покрытие 2 состоит из слоя 3 диэлектрика с показателем преломления и 1,9. Указанный слой нанесен на внутреннюю поверхность колбы 1 и имеет толщину 4, равную

50 — 70 им. Второй слой 5 диэлектри1554049.ка с показателем преломления и, 1,37 - 1,6 имеет толщину 6, равную

I10 — 130 нм. Третий слой 7 покрытия выполнен из металла толщиной 8 авЭ л

5 ной 16 — 35 нм. Четвертый слой 9 покрытия выполнен из диэлектрика с показателем преломления n, = 1,37 — 1,6 и толщиной 10, равной 110 — 130 нм.

Пятый слой 11 диэлектрика с п 1,9 Ið имеет толщину 12, равную 50 — 70 нм.

Кроме того, в конструкции теплоотра)кающего покрытия 2 может отсутствовать слой 5 или 9, в этом случае толщина слоя 3 или 11 составляет 13—

28, 146 — 171 или 39 — 84 нм. В качестве материала слоев 3 и 11 могут быть использованы вещества, имеющие высокий (1,9 и более) показатель преломления: ТiО Ta 0>, ЕтО, ZnS;

Со

Слои диэлектрика 5 и 9 с п, 1,37 — 1,6 могут быть выполнены из

Si0 ; CaF>, ИУ; NgF; Иа А1Р@.

Варианты конс трукции пок рытия и толщины слоев приведены в табл. I°.

Пример. Колба лампы накаливания во всех примерах выполнена из стекла. 30

На внутреннюю поверхность колбы нанесено покрытие, состоящее из четырех слоев диэлектрика и слоя серебра . толщиной 28 нм. Первый со стороны колбы слой диэлектрика 3 (согласно фиг. 1) выполнен из Т О с показате,пем преломления и 2,4, толщина слоя согласно изобретению составляет (для h(> = 550 нм) 40

0 25 550 = 57 3 нм.

2,4

Слой -5- выполнен из Si0@ с показа- 45 телем преломления n = 1,5, толщина слоя составляет

d = О 25 †-- + 25 = 117 нм.

1,5

Слой 9 из SiO@ также имеет толщину 117 нм, слой 1 1 выполнен из Т10 толщиной 57,3. Спектры отражения (кривая a) и пропускания (кривая о ) колбы с данным покрытием приведены на фиг. 4. Для сравнения на этом же чертеже (кривая в ) приведен спектр пропускания колбы для прототипа.

Приведенные спектры пропускания и отражения подтвержают, что в сравнении с прототипом в изобретении достигается более полное просветление металла и более высокий уровень отражения в ближней инфракрасной области спектра.

Остальные примеры, в том числе и для запредельных n, > 1,6 сведены в табл. 2.

В табл. 2 и 3 (графа 3) для конструкции покрытия приняты следующие обозначения: 1 — покрытие с конструкцией колба — диэлектрик с п - 1,9 диэлектрик с п = 1,37 — 1,6 — серебро — диэлектрик с п = 1,37 — 1,6диэлектрик с и 1 9; 2 — покрытие с конструкцией колба — диэлектрик с

n = 1,37 — 1,6 — серебро — диэлектрик с п 1,9; 3 — покрытие с конструкцией ко лб а — ди элек трик с и ъ 1, 9— серебро — диэлектрик с n, = 1,37... ...1,6 — диэлектрик с n ) 1,9.

Нумерация слоев в табл. 2 и 3 согласно изобретению для фиг. 1. В кон-. струкциях, приведенных в табл. 2, слой диэлектрика с n > 1,9 выполнен из Ti0 n = 2,4 с толщиной, в случае, если слой граничит с диэлектриком с низким п = l 37 — 1,6, равной 57 нм и для слоя, граничащего с серебром, толщина равна 24 нм.

В табл. 3 приведены значения коэффициентов пропускания и отражения для видимой (Q = 500 нм) и ближней инфракрасной области спектра конструкций колбы, в которой слои 5 или 9 или оба слоя выполнены из TiO, а слои 3 и/или 11 из YgOg либо А1 О .

Приведенные в таблицах данные подтверждают, что изобретение обеспечивает увеличение пропускания в видимой. области спектра и более высокий уровень отражения ближнего инфракрасного излучения.

Выход за указанные в формуле изобретения пределы (примеры 4 и 5 табл. 2, пример 2 табл. 3) приводит к утрате преимуществ относительно известных решений .

Конструкция работает следующим образом.

Падающая на покрытие световая волна 13 частично отражается от слоя ди. электрика 11. Отраженная волна 14 имеет фазовый сдвиг 15 (фиг. 2), рав54049

Таблина l

Толщина слал

Покрытие ч (vr

50 - 70 146 - 171

50 — 70

50 — 70

13 — 28

Диэлектрик с и а 1, 9, нм

Диэлектрик с и, 1,37-1,6, им

Металл (серебро), нм

Диэлектрик с и, 1,37-1,6, нм

Диэлектрик с п 1,9, нм

50 — 70

11Π— 1ЗО

16- 35

1 1Π— 130

16 — 35

110 - 1ЗО

16 - 35

»0 — 130

16 — 35 о

16 — 35 о

16 — 35

11О - 13О

50 — 70 о

146 — 171

»0 - 1ЗО

50- 70

11Π— 1ЗО

50 — 70 о

l 3 — 28 о

39- 84

5 15 ный 180 ° Световая волна 16, отраженная от границы раздела слоев ) 1 и

9 на выходе из диэлектрика, также будет иметь фазовый сдвиг 17» равный

180 . Запаздывание фазы 18 световой волны 13 при прохождении слоев 11 и

9 составляет 203 . При отражении от о металлического слоя (cepe6pa) сдвиг фазы 19 составляет — 46 . Прохождение отраженной от металла волной 20 слоев 9 и 11 приводит к фазовому о сдвигу, равному 203

Суммарный сдвиг фазы волны 20 света равен 203 + 203 — 46 = 360

= О. Таким образом, отраженная от металлического слоя волна 20 находится в противофазе с волной 16 и 14, в результате происходит подавление отраженного от металлического слоя света суммарным светом, отраженным от границы раздела: воздух — слой 11; слой !1 — слой 9. Это обеспечивает эффективное просветление металлического слоя даже при значительной (до

35 нм) его толщине.

Быстрое (при увеличении длины волны излучения) рассогласование фаз света, отраженного от металла и диэлектрика, приводит к увеличению от.ражения в ближней инфракрасной области.

На фиг. 3 приведена фазовая диаграмма для длины волны 11 00 нм. Как видно из диаграммы, в данном случае световые волны, отраженные от диэлектрика и металла, находятся в одной фазет и инфракрасное излучение, отраженное от металла, суммируется с излучением, отраженным от диэлектрика.

Это обеспечивает высокое значение коэффициента отражения в ближней инфракрасной области.

Повышенный уровень отражения ближней части ИК-излучения на тело канала и высокое пропускание видимого излучения позволяют при применении предлагаемой колбы в лампах накаливания получить более высокую световую отдачу.

Формула из об р е тения

Лампа накаливания, содержащая тело накала, герметично установленное в колбе нз оптически прозрачного материала, на внутреннюю поверхность которой нанесено теплоотражающее покрытие из металлического слоя, заключенного между слоями диэлектрика с показателем преломления п 1,9, о т—

25 л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения световой отдачи, между металлическим слоем и по крайней мере одним указанным слоем диэлектрика расположен дополнительный слой диэлек

; трика с показателем преломления п4, лежащим в диапазоне 1,37 — 1,60, а толщины каждого из указанных слоев диэлектрика и дополнительного слоя соответственно равны

Ъ, /4 и и %/4 n, + 25, где Ъ вЂ” длина волны в нм, соответст= вующая середине полосы пропускания т,,зк рытия .

1554049

Таблица 2

Тип Коэффициконст- ент отрарукции ения 3 =

= 0,9 мкм

117

0 93

0,92

0,02

0,02

092

0,92

0,89

0,95

0,05

099

0,91

0,15

0,2

0,8

0,75

0,9

0,85

100

0,15

0;94

0,75

131

Таблица 3

Тип конст

p 57êции

72 и 24 1

8l и241

Пример Материал слоев 5 и/или 9

1 SiO, n =1,5

2 Li1", и, = 137

3 SiO . Y O

n -=1,6

4 А1 0, и< 1,7

5 п 1 3

При- Материал слоя 3 и 1 мер

1YOn=19

2 А1 0, и = 1,7 олщина лоя 5 и/или 9, нм олщина слоя 4

/или нм

0,97

0,93

0,92

Ко эффициент отражения 3 =

0,9 мкм

0,96

0,95

0,94

0,95

0,93

0,92

Ко эффициент пропускания для о

0,92

0,92

0,93

Ко эффициент пропускания для

"о

0,8!

0,8

0,8

0,68

0,68

0,69

Коэффициент отражения для, о

О

0,01

0,02

Коэффициент отражения для

1 а

0,11

0,12

0,12

0,25

0,24

0,20

1554049 фф 0,7 1

Фиг.4

Составитель Н. Семенов Редактор Е. Копна Техред Л. Сердюкова Корректо, М. Иаксимишинец

Заказ 461

Тираж 340

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035 Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101