电灯

申请号 CN200480021866.5 申请日 2004-07-26 公开(公告)号 CN1830063A 公开(公告)日 2006-09-06
申请人 皇家飞利浦电子股份有限公司; 发明人 黑泽明;
摘要 根据本 发明 的电灯(1)按照如下方式构造:电灯包括包括 灯泡 (2)和 灯丝 (6),所述灯泡(2)包括第一曲面(10),第一曲面的横截面形状基本上为椭圆形且带有第一焦点(F1)和第二焦点(F2),并且向外凸出,而所述灯丝(6)包括通过缠绕线材而形成的线圈部分(16)并且通过受到激励而产生光,灯丝设置成使得线圈部分(16) 定位 于灯泡(2)的内部空间(5)中,其中反射涂层形成于第一曲面(10)的整个外表面或者整个内表面上,并且其中第一曲面(10)被调整成使其第一焦点(F1)定位于线圈部分(16)处,而第二焦点(F2)定位于光传输介质(20)处,在线圈部分(16)处产生并且在第一曲面(10)上反射的射出光被提供至光传输介质(20)。
权利要求

1.一种电灯,其特征在于包括:
包括第一曲面的灯泡,第一曲面的横截面基本上为椭圆形形状且带 有第一焦点和第二焦点,并且向外凸出,以及
灯丝,其包括通过缠绕线材而形成的线圈部分并且通过受到激励而 产生光,灯丝设置成使得线圈部分定位于灯泡的内部空间中,
其中反射涂层形成于第一曲面的整个外表面或者整个内表面上,并 且
第一曲面被调整成使其第一焦点定位于线圈部分处,而第二焦点定 位于光传输介质处,在线圈部分处产生并且在第一曲面上反射的射出 光被提供至该光传输介质。
2.根据权利要求1所述的电灯,其特征在于,面对第一曲面的 第二面包括基本上为球形的形状。
3.根据权利要求1或2所述的电灯,其特征在于,灯泡包括用 于使第一曲面的圆周尾部与第二曲面的圆周尾部互连的圆周面。
4.根据权利要求1、2或3所述电灯,其特征在于,第二面包括 平的部分。
5.根据权利要求4所述的电灯,其特征在于,平的部分为圆形 形状并且其至少具有一定尺寸以便使几乎所有的在第一焦点处产生于 线圈部分处并且在第一曲面上反射的射出光通过。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的电灯,其特征在于,第 二面包括朝向光传输介质突出的突出部分。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的电灯,其特征在于, 第二面具有用于反射、传递或吸收特定波长的光的涂层。
8.一种电灯,其特征在于包括:
灯泡,其包括第一曲面和第二曲面,第一曲面的横截面形状基本上 为椭圆形且带有第一焦点和第二焦点,并向外凸出,而第二曲面面对 第一曲面,第二曲面的横截面基本上为椭圆形形状且带有第一焦点和 第二焦点,并向外凸出,以及
灯丝,其包括通过缠绕线材而形成的线圈部分并且通过受到激励而 产生光,灯丝设置成使得线圈部分定位于灯泡的内部空间中,
其中相应的反射涂层形成于第一曲面和第二曲面上,
反射涂层包括用于使产生于线圈部分中并在第一曲面或第二曲面 上反射的射出光通过的开口,
第一曲面被调整成使其第一焦点定位于线圈部分处,而第二焦点定 位于光传输介质处,在线圈部分处产生并且在第一曲面上反射的射出 光被通过开口提供至该光传输介质,并且
第二曲面被调整成使其第一焦点定位于线圈部分处,而第二焦点定 位于光传输介质处,在线圈部分处产生并且在第二曲面上反射的射出 光被通过开口提供至该光传输介质。
9.根据权利要求8所述的电灯,其特征在于,第一曲面和第二 曲面具有相同的曲率
10.根据权利要求8或9所述的电灯,其特征在于,至少一个开 口为圆形形状,并且其至少具有一定尺寸以便使几乎所有的在第一曲 面或第二曲面的第一焦点处产生于线圈部分中并且在第一曲面或第二 曲面上反射的射出光通过。
11.根据权利要求8、9或10所述的电灯,其特征在于,至少一 个开口包括平的部分。
12.根据权利要求8、9、10或者11所述的电灯,其特征在于, 至少一个开口包括朝向光传输介质突出的突出部分。
13.根据权利要求6或12所述的电灯,其特征在于,突出部分的 端面具有透镜作用。
14.根据权利要求6、12或13所述的电灯,其特征在于,反射涂 层形成于突出部分的侧面上。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电灯,其特征在于,当 从光传输介质侧观察时,线圈部分具有方形形状或者圆形形状。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的电灯,其特征在于,灯 泡包括用于使第一曲面的圆周尾部与第二曲面的圆周尾部互连的圆周 面。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的电灯,其特征在于,反 射涂层的材料为Ta2O5/SiO2。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的电灯,其特征在于,第 一曲面和/或第二曲面包括多个具有不同曲率的部分。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的电灯,其特征在于,卤 素填充于灯泡的内部空间中。
20.一种光传输介质照明系统,其特征在于包括电灯和光传输介 质,
电灯包括:
灯泡,其包括第一曲面和第二面,第一曲面的横截面形状基本上为 椭圆形且带有第一焦点和第二焦点,并向外凸出,而第二面面对第一 曲面;
灯丝,其包括通过缠绕线材而形成的线圈部分并且通过受到激励而 产生光,灯丝设置成使得线圈部分定位于灯泡的内部空间中;并且   光传输介质设置于第二面附近,在线圈部分处产生并且在第一曲面 上反射的射出光被提供至该光传输介质,
其中反射涂层形成于第一曲面的整个外表面或整个内表面上,并且
第一曲面被调整成使其第一焦点定位于线圈部分处,而第二焦点定 位于光传输介质处。
21.一种光传输介质照明系统,其特征在于包括电灯和两个光传 输介质,
电灯包括:
灯泡,其包括第一曲面和第二曲面,第一曲面的横截面形状基本上 为椭圆形且带有第一焦点和第二焦点,并向外凸出,而第二曲面面对 第一曲面,第二曲面的横截面形状基本上为椭圆形且带有第一焦点和 第二焦点,并向外凸出,以及
灯丝,包括通过缠绕线材而形成的线圈部分并且通过受到激励而产 生光,灯丝设置成使得线圈部分定位于灯泡的内部空间中;并且
两个光传输介质分别设置于第一曲面和第二曲面附近,在线圈部分 处产生并且在第一曲面或第二曲面上反射的射出光被提供至所述光传 输介质,
其中相应反射涂层形成于第一曲面和第二曲面上,
反射涂层包括用于使得在线圈部分处产生并在第一曲面或第二曲 面上反射的射出光通过的开口,
第一曲面被调整成使其第一焦点定位于线圈部分处,而第二焦点定 位于一个光传输介质处,在第一曲面上反射的射出光通过开口提供至 该光传输介质,并且
第二曲面被调整成使其第一焦点定位于线圈部分处,而第二焦点定 位于另一个光传输介质处,在第二曲面上反射的射出光通过开口提供 至该另一个光传输介质。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种包括卤素灯等等在内的白炽型电灯,尤其涉及一种 用作光纤照明系统的光源的电灯。

背景技术

通常,光纤照明系统一方面广泛应用于用来照亮靠近例如在工厂里 进行精心制作工作的工人手部的区域的照明与橱窗的装饰性照明,另 一方面广泛应用于内窥镜扫描仪、照相放大器、光聚合剂等等所需 的照射。
图7示意性示出了光纤照明系统的一个实例,其中常规型卤素灯用 作光源,A示出了卤素灯与光纤之间的空间关系,而B示出了由光纤射 出的射出光的光分布。在图7中,参考标号100表示卤素灯,而200 表示光纤。卤素灯100包括由石英玻璃制成的灯泡101和由玻璃制成 的反射器102。灯泡101带有密封103并且卤素气体填充于灯泡101 中。而且,所谓的纵向灯丝104(例如C-8型)设置于灯泡101中。 反射器102带有内表面上形成有反射涂层的椭圆形反射部分105和颈 状部分106。灯泡101的密封103插入反射器102的颈状部分106中 并且使用粘合剂泥固定。在这种情况下,灯泡101和反射器102 被同心定位以便使灯丝104的线圈轴线与反射部分102的光轴(参见图 中的单点划线)重合。
对于光纤200,可以使用石英型光纤、多组分光纤或者塑料光纤等 等。在该图中,只示出了一根光纤,但通常使用几根至几万根的纤维, 它们通常被成束。此外,光纤200的数值孔径NA表明其可以在其端 面上接收光的度。根据所使用的光纤200的数值孔径NA和卤素灯100 的反射器102的反射部分105的曲率,卤素灯100和光纤200被定位 成彼此相距适当的距离X。在这种情况下,卤素灯100和光纤200被同 心定位以便使(成束)光纤200的轴线与反射器102的反射部分105 的光轴(参见图中的单点划线)重合。
在图7中的光纤照明系统中,光纤200所射出的射出光的光分布如 图7B所示。所示的这种光分布还与卤素灯100和光纤200同心。
如图7B中的光分布所显示,靠近光纤200所射出的光的中心处的 光强度与常规型光纤照明系统中周边上的光强度相比降低。这可以归 因于反射器102带有颈状部分106这一事实。就是说,没有反射涂层 可以在反射器102的这个区域中形成,因而就形成了不容许光被反射 的暗点。因此,来自反射器102的大部分反射光就以某个入射角进入 光纤200。当光以某个角度进入光纤时,光在光纤内部传递同时重复全 反射。此时,由于入射角=反射角,因此光纤的另一端所射出的光就具 有环形形状。而且,由面对光纤200的灯丝104的尖端部分产生的光 的数量不会如此大。因此,从灯丝104平行地直接进入光纤200的光 的数量不会如此大。因此,常规型光纤系统最终具有的光分布中,在 中心区中的光强度下降,如图7B所示。这种光分布不适合于光纤照明, 专用途除外。考虑到这点,尝试通过定位卤素灯和光纤,同时在卤 素灯100的光轴与光纤200的轴线之间形成一个角度,来使得平行的 光从卤素灯进入到光纤。然而,在这种情况下,并不入射到光纤上的 光的数量就会增加,从而导致低利用率。因此,常规型卤素灯的问题 在于其不适合用作光纤照明系统的光源。
此外,当使用图中所示的卤素灯100时,用于模制玻璃反射器102 的模具成本非常昂贵,因此难以为多种类型的反射器102的椭圆形反 射部分105提供不同曲率并且提供它们涉及巨大的成本。实际情况就 是只可以提供少数类型的反射器并且它们通过根据应用场合调整灯泡 的尺寸、形式等等或者根据应用场合在反射器内部移动灯泡而进行调 整。然而,利用这种调整,难以获得所需光分布特性并且甚至不可能 这样做。
此外,当使用图中的卤素灯100时,就需要作为与灯泡无关的零件 的反射器102,而这会产生难以减小光纤照明系统尺寸的问题。
应当指出,使用白炽电灯作为光源的光纤照明系统见于德国实用新 型No.DE-7904647 U中。这种光纤照明系统带有位于白炽电灯的灯泡 上的反射层。这种光纤照明系统还具有靠近光纤所射出的光的光分布 的中心区中的光强度与周边上的光强度相比降低的特性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种白炽型电灯,特别是卤素灯,其适于 用作光纤照明系统的光源,其制造成本很低并且结构尺寸较小。
为了实现这个目的,根据本发明的电灯的特征在于包括灯泡和灯 丝,所述灯泡包括第一曲面,第一曲面的横截面形状基本上为椭圆形 且带有第一焦点和第二焦点,并且向外凸出,而所述灯丝包括通过缠 绕线材而形成的线圈部分并且通过受到激励而产生光,灯丝设置成使 得线圈部分定位于灯泡的内部空间中,其中反射涂层形成于第一曲面 的整个外表面或者整个内表面上,并且第一曲面被调整成使其第一焦 点定位于线圈部分处,而第二焦点定位于光传输介质处,在线圈部分 处产生并且在第一曲面上反射的射出光被提供至该光传输介质。
根据上述结构的电灯,具有基本上椭圆形形状的横截面的第一曲面 制造于电灯的灯泡本身中并且反射涂层形成于第一曲面的整个外表面 或整个内表面上,因此可以以很低的成本制造电灯并且大大减少了电 灯的尺寸。此外,在使用上述结构的电灯作为光源的光传输介质照明 系统中,光传输介质如光纤的射出光可以具有使峰值位于中心附近的 光分布特性。具有这种光分布特性的光非常适用于光纤照明的应用。
优选地,在上述电灯中,面对第一曲面的第二面包括基本上为球形 的形状并且灯泡还包括用于使第一曲面的圆周尾部与第二面的圆周尾 部互连的圆周面。
根据上述结构的电灯,其有利之处在于电灯的灯泡厚度基本上固定 于灯泡的内部空间的部分中。玻璃厚度均衡有利于防止灯泡的破裂。
优选地,在上述电灯中,第二面包括平的部分并且优选地,平的部 分为圆形形状并且其至少具有一定尺寸以便使几乎所有的在第一焦点 处产生于线圈部分处并且在第一曲面上反射的射出光通过。
根据上述结构的电灯,其有利之处在于可以容易地通过使平的部分 接触着提供于光传输介质照明系统中的平基准面来定位电灯和光传输 介质。其有利之处还在于穿过平的部分的射出光在平的部分处仅以小 度数折射。其有利之处还在于可以在视觉上准确确认灯丝穿过平的部 分的位置
优选地,在上述电灯中,第二面包括朝向光传输介质突出的突出部 分。
根据上述结构的电灯,其有利之处还在于可以容易地通过使突出部 分插入提供于光传输介质照明系统中的基准面的孔中来定位电灯和光 传输介质。
优选地,在上述电灯中,第二面具有用于反射、传递或吸收特定波 长的光的涂层。
根据上述结构的电灯,其在降低成本与使光传输介质照明系统小型 化方面有利,因为不需要单独提供具有如红外切割之类特性的过滤 器。
此外,根据本发明的电灯的特征在于包括灯泡和灯丝,所述灯泡包 括第一曲面和第二曲面,第一曲面的横截面形状基本上为椭圆形且带 有第一焦点和第二焦点,并向外凸出,而第二曲面面对第一曲面,第 二曲面的横截面基本上为椭圆形形状且带有第一焦点和第二焦点,并 向外凸出,所述灯丝包括通过缠绕线材而形成的线圈部分并且通过受 到激励而产生光,灯丝设置成使得线圈部分定位于灯泡的内部空间 中,其中相应的反射涂层形成于第一曲面和第二曲面上,其中反射涂 层包括用于使产生于线圈部分中并在第一曲面或第二曲面上反射的射 出光通过的开口,第一曲面被调整成使其第一焦点定位于线圈部分 处,而第二焦点定位于光传输介质处,在线圈部分处产生并且在第一 曲面上反射的射出光被通过开口提供至该光传输介质,而第二曲面被 调整成使其第一焦点定位于线圈部分处,而第二焦点定位于光传输介 质处,在线圈部分处产生并且在第二曲面上反射的射出光被通过开口 提供至该光传输介质。优选地,第一和第二曲面具有相同的曲率。此 外,优选地,至少一个开口为圆形,并且其至少具有一定尺寸以便使 几乎所有的在第一曲面或第二曲面的第一焦点处产生于线圈部分中并 且在第一曲面或第二曲面反射上的射出光通过。
根据上述结构的电灯,具有基本上椭圆形形状的横截面的第一、第 二曲面制造于电灯的灯泡本身中并且反射涂层形成于第一、第二曲面 上,因此可以以很低的成本制造电灯并且大大减少了电灯的尺寸。此 外,使用上述结构的电灯作为光源的光传输介质照明系统容许光通过 这个电灯进入光传输介质如两根光纤并且容许来自这些光传输介质的 射出光具有峰值位于中心附近的光分布特性。这种光分布特性非常适 用于光纤照明的应用中。
优选地,在上述电灯中,至少一个开口包括平的部分。
根据上述结构的电灯,其有利之处在于可以容易地通过使平的部分 接触着提供于光传输介质照明系统中的平基准面来定位电灯和光传输 介质。其有利之处还在于穿过平的部分的射出光只在平的部分处以小 度数折射。其有利之处还在于可以在视觉上准确确认灯丝穿过平的部 分的位置。
优选地,在上述电灯中,至少一个开口包括朝向光传输介质突出的 突出部分。
根据上述结构的电灯,其有利之处在于可以容易地通过使突出部分 插入提供于光传输介质照明系统中的基准面的孔中来定位电灯和光传 输介质。
优选地,在上述电灯中,突出部分的端面具有透镜作用。
根据上述结构的电灯,其有利之处在于可以沿着所需方向会聚、扩 散或者校准光。
优选地,在上述电灯中,反射涂层形成于突出部分的侧面上。
根据上述结构的电灯,其有利之处在于光不会从突出部分的侧面漏 出。
优选地,在上述电灯中,当从光传输介质侧观察时,线圈部分为方 形形状或圆形形状。
根据上述结构中的上述电灯,其有利之处在于可以防止在灯丝的线 圈部分处产生并且在第一或者第二曲面上反射的光被灯丝阻断。
优选地,在上述电灯中,灯泡包括用于使第一曲面的圆周尾部与第 二曲面的圆周尾部互连的圆周面。
根据上述结构的电灯,其有利之处在于电灯的灯泡厚度可以基本上 固定于灯泡的内部空间的部分中。玻璃厚度均衡还有利于防止灯泡的 破裂。
优选地,在上述电灯中,反射涂层的材料为Ta2O5/SiO2。Ta2O5/SiO2 在耐热性与抗剥落方面性能优异。
优选地,在上述电灯中,第一曲面和/或第二曲面包括多个曲率不 同的部分。
根据上述结构的电灯,其有利之处在于可以使光会聚于光传输介质 如光纤上的不同的第二焦点上。
优选地,在上述电灯中,卤素填充于灯泡的内部空间中。
此外,根据本发明,光传输介质照明系统,或者尤其是光纤照明系 统的特征在于包括电灯和光传输介质,电灯包括灯泡和灯丝,所述灯 泡包括第一曲面和第二面,第一曲面的横截面形状基本上为椭圆形且 带有第一焦点和第二焦点,并向外凸出,而第二面面对第一曲面,所 述灯丝包括通过缠绕线材而形成的线圈部分并且通过受到激励而产生 光,灯丝设置成使得线圈部分定位于灯泡的内部空间中,并且光传输 介质设置于第二面附近,在线圈部分处产生并且在第一曲面上反射的 射出光被提供至该光传输介质,其中反射涂层形成于第一曲面的整个 外表面或整个内表面上,并且第一曲面被调整成使其第一焦点定位于 线圈部分处,而第二焦点定位于光传输介质处。
此外,根据本发明,光传输介质照明系统,或者尤其是光纤照明系 统的特征在于包括电灯和两个光传输介质,电灯包括灯泡和灯丝,所 述灯泡包括第一曲面和第二曲面,第一曲面的横截面形状基本上为椭 圆形且带有第一焦点和第二焦点,并向外凸出,而第二曲面面对第一 曲面,第二曲面的横截面形状基本上为椭圆形且带有第一焦点和第二 焦点,并向外凸出,所述灯丝包括通过缠绕线材而形成的线圈部分并 且通过受到激励而产生光,灯丝设置成使得线圈部分定位于灯泡的内 部空间中,并且两个光传输介质分别设置于第一曲面和第二曲面附 近,在线圈部分处产生并且在第一曲面或第二曲面上反射的射出光被 提供至该光传输介质,其中相应反射涂层形成于第一曲面和第二曲面 上,反射涂层包括用于使得在线圈部分处产生并在第一曲面或第二曲 面上反射的射出光通过的开口,第一曲面被调整成使其第一焦点定位 于线圈部分处,而第二焦点定位于一个光传输介质处,在第一曲面上 反射的射出光通过开口提供至该光传输介质,而第二曲面被调整成使 其第一焦点定位于线圈部分处,而第二焦点定位于另一个光传输介质 处,在第二曲面上反射的射出光通过开口提供至该另一个光传输介 质。
附图说明
图1为根据本发明的电灯的第一实施例的示意图,其中A示出了前 视图,B为左视图而C为右视图;
图2示意地示出了如图1所示的根据本发明的灯的制造步骤;
图3示意地示出了一种光纤照明系统,其中如图1所示的根据本发 明的灯用作光源,其中A示出了光源与光纤之间的空间关系,而B示 意地示出了光纤所射出的射出光的光分布情况;
图4为根据本发明的电灯的第二实施例的示意图,其中A示出了前 视图,B为左视图而C为右视图;
图5为根据本发明的电灯的第三实施例的示意图,其中A示出了前 视图,B为左视图;
图6为根据本发明的电灯的第四实施例的示意图,其中A示出了前 视图,B为左视图;以及
图7示意地示出了一种光纤照明系统,其中常规型卤素灯用作光 源,其中A示出了光源与光纤之间的空间关系,而B示意地示出了光 纤所射出的射出光的光分布情况。

具体实施方式

现在参看附图,以下将对本发明的实施例进行详细说明。
图1为根据本发明的电灯的第一实施例的示意图,其中A示出了前 视图,B为左视图而C为右视图;在这个实施例中的电灯1为卤素灯。 这种卤素灯1包括由例如石英玻璃制成的灯泡2。这种灯泡的下半部分 带有收缩密封3,而它的尖端带有抽空密封4并且卤素气体填充着内部 空间5。此外,由例如钨丝制成的灯丝6提供于灯泡3的内部空间5中。 灯丝6包括通过缠绕线材形成的线圈部分16并且通过受到激励而产生 光。在收缩密封3中,嵌入了一对内部导线(在这个实施例中一对线性 尾部还用作这些内部导线)7a、7b和一对外部导线8a、8b并且内部导 线7a、7b和外部导线8a、8b分别通过Mo箔9a和9b形成电连接。在 这个实施例中,灯丝6的线圈部分16、内部导线7a、7b、外部导线8a、 8b和Mo箔9a、9b(即,随后将会进行描述的灯丝结构)基本上平行于 穿过灯丝6的灯泡2的轴线(图1中的单点划线)延伸。在这个实施例 中,所提供的收缩密封3与灯泡2的轴线同心。然而,这不是必需的 结构,并且根据需要,还可以提供相对于灯泡2的轴线偏心的收缩密 封3并且使灯丝结构与其适应。
在这个实施例中,灯泡2具有基本上为椭圆形形状的横截面且带有 第一焦点F1和第二焦点F2并且具有向外凸出的第一曲面10。反射涂 层(图1中的对角阴影面积)形成于第一曲面10的整个外表面上。在这 个实施例中,第一曲面10的光轴基本上与灯泡2的轴线正交,并且形 成于第一曲面的圆周尾部的平面基本上平行于灯泡2的轴线。第一曲 面10的第一焦点F1定位于灯丝6的线圈部分16处。第一曲面10的 第二焦点F2定位于光纤20处,在灯丝6的线圈部分16处产生并且在 第一曲面10上反射的射出光被提供至该光纤20(参见图3)。
在这个实施例中,灯泡2具有面对第一曲面10的基本上为球形的 第二面11。此外,灯泡2包括用于使第一曲面10的圆周尾部与第二面 11的圆周尾部互连的圆周面12。圆周面12和密封3通过过渡部分13 互连。提供球形第二面11和圆周面12有利于将电灯1的灯泡2的厚 度基本上固定于内部空间5的部分中。这样做的理由将会参考这个实 施例的灯的制造步骤进行说明。
这个实施例的电灯的制造与常规型卤素灯的制造基本上相同。此 外,模制灯泡的方法也与常规制造方法相同。第一曲面10的横截面基 本上为椭圆形形状,灯泡2的基本上为球形的第二面11和圆周面12 通过以下方法模制,首先加热具有预定管径的玻璃管的预定部分,然 后利用模具环绕加热部分,向管中吹入空气并且使加热部分膨胀。在 那种情况下,相似的压施加于离玻璃管的轴线等距的这些部分上, 因而模制之后玻璃的厚度均匀。在这个实施例中,在上述膨胀的情况 下,从玻璃管的轴线上的点到第二面11和圆周面12以及第一曲面10 的部分的距离基本上相等,因此模制之后玻璃的厚度相等。玻璃厚度 均衡就有利于防止灯泡破裂。
此外,在模制上述灯泡2时,还对与密封3相应的部分和过渡部分 进行模制。如此模制的玻璃管示出于图2A中。
另一方面,将带有线圈部分16的灯丝6、内部导线7a、7b、外部 导线8a、8b和Mo箔9a、9b电焊接起来,由此形成图2B中所示的灯 丝结构。这种灯丝结构被从下面插入到如图2A所示模制的玻璃管中, 并且被固定于预定位置上,随后对应于密封3的部分被加热并且被收 缩密封。于是,卤素气体就被从玻璃管的尖端引入。最后,玻璃管的 尖端被加热而后被密封(参见图2C)。
然后,反射涂层通过汽相沉积如化学汽相沉积形成于第一曲面10 的整个外表面上,而后电灯制作完成(参见图2D)。在图2B中所示的灯 丝结构被插入如图2A所示模制的玻璃管中之前,反射涂层还可形成于 曲面10的整个外表面上。此外,反射涂层还可形成于第一曲面10的 整个内表面而非其外表面上。
应当指出,优选的是使上述过渡部分13(特别是参见图1A)尽可能 狭窄以便使得第一曲面10的反射区域尽可能大。
此外,根据上述制造方法,第一曲面10、第二面11和圆周面12、 对应于密封3的部分以及过渡部分均由一根玻璃管模制,但这些部件 也可以由不同的玻璃管模制后再合为一体。
在上述说明中,第一曲面10、第二面11和圆周面12被视为不同 的部件,但本发明也可以调整为使圆周面包括于第一和/或第二曲面中 并且在第一曲面和第二面接触时形成以便形成内部空间。
与常规型卤素灯相反,根据这个实施例的电灯,反射涂层直接形成 于灯泡的外表面上,因此要求构成反射涂层的材料具有耐热性。此外, 由于可以预料电灯在制造工作期间常常被人手触摸,所以还需要高度 的抗剥离性。考虑到所有这些点,因此在这个实施例中,在耐热性和 强度方面性能优异的Ta2O5/SiO2被用作构成反射涂层的材料。然而, 根据需要还可以使用如、金、ZnS/MgF2、ZnS/SiO2、TiO2/SiO2之类 的材料。
在这个实施例中,带有线圈部分16的灯丝6为所谓的横向CF-6 型,当从光纤20侧观察时其具有方形形状,并且放置于灯泡2的内部 空间5中以便使得第一曲面10的光轴穿过方形形状的中心。此外,第 一曲面10的第一焦点F1位于灯丝6的线圈部分16的中心处。这样有 利于防止在灯丝6的线圈部分16处产生并且在第一曲面10上反射的 射出光被灯丝6阻断。然而,在这方面,对于这个实施例而言优选的 是灯丝6为CF-6类型,当从光纤20侧观察时其为圆形形状并且放置 于灯泡2的内部空间5中以便使得第一曲面10的光轴穿过圆形部分的 中心。然而,根据需要还可以采用从光纤20侧观察时为矩形的形状并 且还可以使用C-6型、CF-8型等等的灯丝。
图3示意地示出了一种光纤照明系统,其中如图1所示的灯用作光 源,其中A示出了电灯与光纤之间的空间关系,而B示意地示出了光 纤所射出的射出光的光分布情况。在这种光纤照明系统中,电灯1和 光纤20同心定位成彼此相距预定距离Y,以便使第一曲面10的光轴与 光纤20的轴线(参见图3中的单点划线)基本上重合。在此,第一曲面 10的曲率适合于光纤20的数值孔径NA,而第一曲面10的第二焦点F2 定位于光纤20处。应当指出光纤20本身可以与常规型光纤相同并且 多个光纤可以捆成束。因此,如图3所示,在第一焦点F1处产生于灯 丝6的线圈部分16并在第一曲面10上反射的射出光被会聚于定位于 光纤20处的第二焦点F2上。根据这个实施例,由于反射涂层形成于 第一曲面10的整个外表面上,所以不会有暗点。此外,由于没有密封 3等等存在于第一曲面10的光轴上,所以射出光不会受阻。此外,在 从光纤20所观察的侧上,平行光从方形的线圈部分16直接进入光纤 20。这个线圈部分产生极大量的光。因此,所获得的光分布不是环形 但其峰值位于中心附近,如图3B中所示。这种光分布还表示成与卤素 灯1和光纤20同心。这种光分布非常适用于上述光纤照明的应用。
于是,在相同的光纤照明系统中进行实验以便比较带有分离式反射 器的常规型卤素灯和根据本发明的电灯分别以相同的电压(5V)照明时 光纤所射出的光的量。因此,就已经确认使用本发明的电灯可以使光 的量大致增加32%。
此外,与用于模制常规型分离式反射器的成本相比,用于模制灯泡 2的成本极低。
而且,本发明的电灯尺寸很小,因为其不包括分离式反射器。此外, 本发明的电灯灯泡的椭圆形部分较小并且可以具有极短的焦距。与常 规型电灯相比,这就容许本发明的电灯更靠近光纤。因此,在使用带 有分离式反射器的常规型电灯作为光源的常规型光纤照明系统中,常 规型电灯所需要的空间对于根据本发明电灯而言已足够。因此,只需 改变电灯的安装结构就可以使根据本发明的电灯适应于常规型光纤照 明系统。另一方面,当制造新光纤照明系统时,可以将这种系统的尺 寸制成小于常规型光纤照明系统。
在常规型光纤照明系统中,已知一种带有介于电灯与光纤之间的分 离式红外切割过滤器等等。通过在图1中的电灯的第二面11上形成具 有红外切割过滤器特性的涂层,就可以省略这种分离式过滤器。这在 降低系统成本与使其小型化方面有利。如果需要,还可以在第二面11 上形成具有其它特性如红外线反射过滤器、紫外切割过滤器、分色过 滤器等等的涂层。
图4为根据本发明的电灯的第二实施例的示意图,其中A示出了前 视图,B为左视图而C为右视图。这个实施例的电灯40不同于根据图 1中的第一实施例的电灯1之处在于灯泡41具有带有平的部分43的基 本上为截头圆锥形的第二面42而不是基本上为球形的第二面11。平的 部分43为圆形形状并且其尺寸可使在第一焦点F1处产生于灯丝6的 线圈部分16处并在第一曲面10上反射的几乎所有的射出光通过。根 据这个实施例的电灯40的有利之处在于可以容易地通过使平的部分 43接触着提供于光纤照明系统中的扁平基准面来定位电灯与光纤。此 外,有利之处还在于穿过平的部分43的射出光在平的部分43中仅以 小度数折射。有利之处还在于可以在视觉上准确确认灯丝6穿过平的 部分43的位置。
图5为本发明第三实施例的示意图,其中A示出了前视图,而B为 左视图。图5中的电灯的右视图与所述左视图相同。这个实施例的电 灯50显著不同于图1中的第一实施例的电灯之处在于光是沿两个方向 提供。电灯50的灯泡51包括第一曲面52,其横截面基本上为椭圆形 形状且带有第一焦点F1和第二焦点(未示出)并且向外凸出。反射涂层 (图5中的对角阴影面积)形成于第一曲面52的外表面上。第一曲面52 的第一焦点F1定位于灯丝6的线圈部分16的中心。第一曲面52的第 二焦点定位于光纤(未示出)处,在灯丝6的线圈部分16处产生并在第 一曲面52上反射的射出光提供至该光纤。此外,灯泡51包括第二曲 面53,其横截面基本上为椭圆形形状且带有第一焦点F1和第二焦点 (未示出)并且向外凸出。第一曲面52和第二曲面53具有相同的曲率。 反射涂层(图5中的对角阴影面积)形成于第二曲面53的外表面上。第 二曲面53的第一焦点F1也定位于灯丝6的线圈部分16的中心。第二 曲面53的第二焦点定位于另一个光纤(未示出)处,在灯丝6的线圈部 分16处产生并在第二曲面53上反射的射出光被提供至该光纤。这些 反射涂层所用的材料与图1中所述相同。
根据这个实施例,形成于第一曲面52的外表面上的反射涂层具有 第一开口54。第一开口54为圆形并且其尺寸可使在第二曲面53的第 一焦点F1处产生于灯丝6的线圈部分16处并在第二曲面53上反射的 几乎所有的射出光通过。此外,形成于第二曲面53的外表面上的反射 涂层具有第二开口55。第二开口55也为圆形形状并且其尺寸可使在第 一曲面52的第一焦点F1处产生于灯丝6的线圈部分16处并在第一曲 面52上反射的几乎所有的射出光通过。在第一开口54的区域中,第 一曲面52具有第一平的部分,而在第二开口55的区域中,第二曲面 53具有第二平的部分。这些平的部分起到与图4中的实施例中所述相 同的作用与效果。
此外,灯泡52包括用于使第一曲面52的圆周尾部与第二曲面53 的圆周尾部互连的圆周面56。如上所述,提供圆周面56就有利于将电 灯50的灯泡51的厚度基本上固定于内部空间57的区域内。此外,提 供圆周面56的有利之处在于当设计灯泡51时,通过根据所使用的光 纤的数值孔径NA既调整第一曲面52与第二曲面53的曲率,又调整与 其相关联的圆周面56的沿宽度方向的尺寸,就可以使得灯泡51的反 射面的面积尽可能大并且使得第一开口54与第二开口55尽可能小。 应当指出,没有反射涂层形成于圆周面56的外表面上。这是因为由圆 周面56围绕的线圈部分16不会产生如此大的光量。然而,如果需要, 也可以在圆周面56上形成反射涂层、红外切割过滤器或者其它性质的 涂层。
在使用这个实施例中的电灯50作为光源的光纤照明系统中,两个 光纤彼此相对地放置于电灯50的两侧,并且电灯50和这些光纤按照 如图3中所述的方式定位。在这个实施例的电灯50中,反射涂层具有 开口54、55,但大量平行光从面对这些开口的方形线圈部分16直接进 入光纤,因此光纤所射出的光的光分布特性不是环形而是其峰值位于 中心附近。因此,这种光分布也非常适用于光纤照明的上述应用。此 外,与图1和图4中带有单面涂层的实施例相比,灯会聚效率增加。 上述两个光学纤维可以用于不同的照明,但也可以被捆成一束来用于 同一照明应用。
图6为根据本发明的第四实施例的示意图,其中A示出了前视图, 而B为左视图。在图6的电灯中,右视图与所述左视图相同。这个实 施例的电灯60不同于图5中的第三实施例的电灯50之处在于在灯泡 61中,图5中的第三实施例的第一开口具有第一突出62,而其中的第 二开口具有第二突出63。在这个实施例中,这些突出的端面为扁平。 然而,如果需要,也可以在突出62、63的端面处提供所需弯曲并且为 其提供透镜功能。还可以在突出62、63的侧面上形成反射涂层,以便 防止光从突出的侧面漏出。应当指出,这个实施例的电灯60的有利之 处在于可以容易地通过使这些突出62、63插入提供于光纤照明系统中 的基准面的孔中来定位电灯和光纤。
在参考图1至图6进行说明的这些实施例中,横截面基本上为椭圆 形形状的曲面由仅有一个弯曲的部分组成。然而,也可以构造带有具 有多个弯曲的部分的曲面并且在光纤中提供不同的第二焦点。
工业实用性
本发明可以用作光纤照明系统所用的光源,所述光纤照明系统用于 照亮靠近例如在工厂里进行精心制作工作的工人手的区域所需的照 明、橱窗的装饰照明以及内窥镜、扫描仪、照相放大器、光聚合剂等 等所需的照射。
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