用于灯光反射器的增强的铝薄膜涂层的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及一种反射器涂层以及一种用于在反光灯中使用的该反射器涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002]反光灯广泛地用在局部照明、车大灯等中。在反光灯设计中的新近侧重方面是提高能量效率。能量效率在该工业中通常通过参考每瓦特向该灯输入的电力而由该灯产生的流明(LPW)进行测量。显然，具有高LPW的灯比显示出低LPW的可比较的灯更有效率。
[0003]最为普遍使用的反射器涂层之一是铝膜，其通常通过热蒸镀或溅射沉积在反射器的表面上。制造成本低且该膜在灯运行温度下在灯的整个使用期限期间均是稳定的。该膜在可见光谱中的反射率为约88-89 %，使得结合有铝膜的常规灯能够将从该灯丝管发出的光的约70%转换成发光输出。
[0004]替代反射器涂层包括银。银膜具有较高的反射率并且用在光学器件、电子仪器、和照明中。例如，一个已知的PAR(碗碟状铝反射)覆银灯的反射率为约95-98%，由此灯通常将从该灯丝管发出的光的约80-85%转换成发光输出，由此预期获得15%的流明增益。然而，银膜倾向于随着时间的流逝而变得失去光泽，特别是在可以是相对高的灯运行温度下更是如此。此外，这种银膜的使用由于其高的材料成本而使其是略为受限。
[0005]由此，需要提高用于在反光灯中使用的铝膜的反射率。特别地，在本领域中存在在避免银膜的相关缺点的同时模仿银膜的性能的需求。
【发明内容】
[0006]本发明的各个方面及优点在下列描述中予以阐述，或者可通过本说明书而是明显的，或者可以通过实施本发明而获悉。
[0007]本申请主要提供反光灯。在一个实施例中，主要提供一种反光灯，该反光灯包括限定内表面的抛物线壳体；定位在该壳体内的光源；位于该壳体的内表面上的反射层(例如，包括铝)；和位于该反射层上的光学干涉多层涂层。该光学多层涂层主要包括多个交替的低指数层和高指数层，其中，低指数层在550nm下具有约1.38至约1.55的折射率，并且高指数层具有比低指数层高的折射率。
[0008]本申请还主要提供了用于形成反光灯的方法。在一个实施例中，可在该壳体的内表面上形成反射层(例如，包括铝)。可随后将交替的低指数层和高指数层沉积到该反射层上，以便形成光学干涉多层涂层。在形成该反射层和/或该光学干涉多层涂层之前或之后，可将光源设置在该壳体内。
[0009]当回顾本说明书时，本领域技术人员将更好地理解这种实施例的多个特征和方面等。
【附图说明】
[0010]在本说明书的包括参考附图进行说明的其余部分中更为具体地阐述了包括对于本领域技术人员而言是本发明的最佳模式的本发明的完整且可实施的公开，其中:
[0011]图1是根据本发明的一个实施例的示例性灯的横断面视图；
[0012]图2是根据本发明的一个实施例的另一示例性灯的透视图；
[0013]图3是根据本发明的一个实施例的再一示例性灯的横断面视图；
[0014]图4是图1-3中所示的示例性灯中的任一个的反射器壳体的放大横断面视图；
[0015]图5是包括位于该反射层上的光学干涉多层涂层的该壳体的一个实施例的横断面视图；和
[0016]图6是图5中所示的该光学干涉多层涂层的放大图。
[0017]在本说明书和附图中的附图标记的反复使用旨在表明相同或相似的特征或元件。
【具体实施方式】
[0018]现在将对本发明的当前实施例进行详细说明，该实施例的一个或多个示例示于附图中。该详细说明利用数字和字母标志以指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或相似的标志已经用于指代本发明的实施例的相同或相似的部分。
[0019]每一个示例均为了对本发明进行说明而提供，并非限制本发明。实际上，本领域技术人员将明白的是，可在不背离本发明的范围或精神的情况下在本发明中作出改变和变化。例如，被示出或描述为一个实施例的一部分的特征可用在另一实施例上以便产生再一实施例。由此，意在表明本发明覆盖了处于所附权利要求及其等效方案的范围内的这种改变和变化。
[0020]主要提供一种反光灯以及形成这种灯的方法。尽管被示出为PAR反光灯，但将会明白的是，本公开可适用于结合反射表面的任意灯或其它装置。
[0021]参照图1-3，示出了灯10，该灯10包括定位在抛物线形的壳体12内的光源48。该壳体12大体上限定铝反射层14施加到其上的内表面13。光学干涉多层涂层16沉积在该铝反射层14上。该光学干涉多层涂层16提高了该铝反射层14在该壳体12的内表面13上的反射特性，如在下文中更为详细地讨论的那样。此外，该光学干涉多层涂层16可通常均衡在使用期间在壳体12的反射层14上见到的色调变化。
[0022]图4示出了图1-3中所示的灯10的壳体12的内表面13的分解视图。如所示，该光学干涉多层涂层16设置在铝反射层14上以便提高该反射层14的反射率。特别地，该光学干涉多层涂层16可提高该铝反射层14的反射率，从而又提高了灯10的效率。例如，该灯效率可被提高90%或者更高(例如，约91%至约93% )的效率。由此，在该铝反射层14上的该光学干涉多层涂层16的存在使铝反射层14的性能能够满足和/或超过其它相同的灯上的银反射涂层的性能。
[0023]该光学干涉多层涂层16主要包括两种不同类型的交替层，一个具有低折射率，而另一个具有较大或较高的折射率。如在图6中所示，该光学干涉多层涂层16包括在壳体12的内表面13上的反射层14上定位的低指数层15和高指数层17 (形成一对指数匹配层)。在一个实施例中，多个成对的指数匹配层(即，多个交替的低指数层15和高指数层17)可设置在该反射层14上。由此，在一个具体实施例中，该光学干涉多层涂层16包括多个交替的低指数层15和高指数层17，其中，低指数层15具有相对低的折射率并且高指数层17具有相对高的折射率(例如，高于低指数层15的折射率)。
[0024]物质的折射率(有时称之为折射指数)是光在该物质中的速度的量度，其表示为真空中的光速与在所考虑的介质中的光速的比率。该折射率(η)的简单数学描述如下:
[0025]η =真空中的光速/介质中的光速。
[0026]当光离开该介质时，它可还与该折射率成比例地改变其传播方向(参见Snell定律)。通过测量该光束的入射角和折射角，可确定该折射率(η)。材料的折射率随着辐射光的频率而改变，从而导致对于每一种颜色略微不同的折射率。除非另有说明，否则在550纳米(nm)的波长下计算折射率的数值。这种计算在本领域中如例行公事一般执行并且实施它们的方法是易于获知的。一种典型的测量这些膜的方法是通过利用椭圆光度法或光谱椭圆对称法(ellipsometry or spectroscopic ellipsometry)(这两种技术均可包括利用入射光的多个角度)来实现。对于这两种技术而言，参考光束的相位和偏振的改变可用于拟合从中求取该材料的折射率的模型。
[0027]在特定实施例中，低指数层15可在550nm下具有约1.38至约1.55(例如，在550nm下为约1.45至约1.55)的折射率。例如，低指数层15可以是包括任一适当材料的薄膜层，该任一适当材料例如为氧化硅(例如，S1和/或S12)、氟化镁(MgF2)、氟化锂(LiF)、氟化钙(CaF2)、氟化钠(NaF)、其它I组氟化物或II组氟化物、或其混合物。
[0028]作为选择，高指数层17可具有高于低指数层15的折射率的折射率。例如，高指数层17可在550nm下具有约1.7至约2.8 (例如，在550nm下为约2.0至约2.7)的折射率。在特定实施例中，高指数层17可具有约2.05至约2.4、例如约2.1至约2.3的折射率。例如，高指数层17可以是包括任一适当材料的薄膜层，该任一适当材料例如为氧化铌(例如，Nb2O3和/或Nb 205)、二氧化钛(T12)、硫化锌(ZnS)、氧化锡、氧化锌、氧化锌锡(ZTO)、氧化铟(In2O3)、氧化給(HfO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、氧化错(ZrO2)、氧化纪(Y2O3)、氧化镱(Yb2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、或其混合物。
[0029]在一个具体实施例中，高指数层17可以是氧化铌(例如，Nb2O3和/或Nb 205)并且低指数层15可以是二氧化硅(S12)层。
[0030]尽管所示仅共有六个层(即，处于交替结构中的三个低指数层15和三个高指数层17)，但任何适当数量的交替的低指数层15和高指数层17可形成该光学干涉多层涂层16。在特定实施例中，例如，该光学干涉多层涂层16可具有总数量为约4至约50个、例如约16至约40个层。在一个具体实施例中，该光学干涉多层涂层16可具有总数量为约24至约30个层，例如26个层(即，处于交替结构中的低指数层15与高指数层17各13个)或28个层(即，处于交替结构中的低指数层15与高指数层17各14个)。
[0031]高指数层17与低指数层15的厚度可根据这些层中的材料而变化。在大多数的实施例中，高指数层17与低指数层15中的每一个的厚度可为约10nm至约400nm(例如，约150nm至约350nm)。在特定实施例中，多个交替的低指数层15与高指数层17可形成光学干涉多层涂层16，该光学干涉多层涂层16的总几何厚度为约I μπι至约15 μπι(例如，约2 μπι至约10 μπι)。各个交替层15、17的厚度和该光学干涉多层涂层16的总厚度可被控制以便在整个可见波长范围上提供大致平的反射曲线。由此，该设计不同于依赖基准波长的四分之一波长设计。
[0032]该光学干涉多层涂层16可通过任一适当的技术经由交替的低指数层15和高指数层17的顺序沉积而形成，其中，该任一适当的技术可在沉积期间向每一层的厚度提供足够的控制。特别地，适当的沉积方法包括真空沉积(例如，溅射)、离子束辅助沉积(IAD)M理气相沉积(PVD)、或化学气相沉积(CVD)、或通过诸如热蒸发或浸渍涂布之类的其它已知过程。
[0033]如所述，