专利名称：光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源，它包含一个反射体，该反射体具有带涂层的反射部分。
开头段落中提及的那种光源特别用于顶棚照明，和对物体(如商店橱窗、商店、展览会空间中的物体)进行照射，例如陈列室中艺术物体的照射，又如较大物体(如车辆)的照射。这种光源还用作墙壁照亮以便从侧面对物体进行照射，或地板照射(如剧院舞台上)，用于对物体或人物进行照射。所述的光源也可以用在室外环境中。所述光源还用作如(图像)显示装置，如(等离子寻址的)液晶显示器或视频墙的背光，以及办公照明或突显物体外观的光源。
国际专利申请WO-A01/75358中描述了一种光源，它带有模制反射体，该反射体包含带有反光颗粒和粘合剂的反射涂层，并具有侧面反射部分和外表面。该涂层由于在其外表面上没有颗粒以及由于粘合剂的透光特性而具有一个光滑的光学波导表面。由于这些特性，涂层具有高程度的镜面反射，从而既增加了流明输出比，也提高了光源的光定向性能。
已知光源的缺点是，涂层易于退化而缩短光源的寿命。
本发明的目的是从整体上或部分地消除上述缺陷。按照本发明，开头段落用于此目的的这种光源包含反射体，具有反射部分，反射部分具有基于无机溶胶-凝胶系统的涂层，该涂层含有透光粘合剂，透光粘合剂含有反光颗粒，反光颗粒是从由氧化钛、氧化铝、含卤素磷酸盐、焦磷酸钙和焦磷酸锶组成的组中选择出来的，并且反光颗粒被表层所包围，以改善涂层的反射性。
涂层对紫外光曝光的灵敏度在高温下降低是因为涂层基于一种无机溶胶-凝胶系统。因此，具有这种涂层的光源的灵敏度降低，从而延长了按照本发明的光源的寿命。这种涂层是基于已知光源中的有机系统的。具体说来，已知光源中的反光颗粒与透光粘合剂组合，所述粘合剂是一种硅树脂粘合剂、含氟聚合物或丙烯酸盐。按照本发明的手段特别适合用作室外光源。
无机溶胶-凝胶过程是一种用来制作陶瓷和玻璃材料的通用溶液过程。一般说来，溶胶-凝胶过程包含从液体“溶胶”(大多数为胶体的)到固体“凝胶”相的系统转换。采用该溶胶-凝胶过程，可以将陶瓷或玻璃材料制成各种各样的形状超细或球形粉末、薄膜涂层、陶瓷纤维、微孔无机膜、单块陶瓷和玻璃或在极端情况下，是多孔气凝胶材料。
制备“溶胶”中所使用的起始材料通常是无机金属盐或有机金属化合物如金属醇盐。在一种典型的溶胶-凝胶过程中，前体经过一系列水解作用和聚合反应，以形成胶体悬浮液或“溶胶”。对“溶胶”的进一步的处理使得可以把陶瓷材料制成不同的形状。通过旋涂或浸涂，在一片反射材料上制成薄膜。当把“溶胶”注入模具内时，将形成湿“凝胶”形状。经过进一步的干燥和热处理，“凝胶”被转换成致密的陶瓷或玻璃制品。
发射可见光的粘合剂在反光颗粒上以及在反射体上形成透明导光层。在涂层处，会出现可见光的漫射和镜面反射。相当高程度的镜面反射使得大体所有从光源产生的光从光源直接或仅经过一次反射发送到外部。这使得由于是在涂层上反射的，因而光损耗相当低。按照本发明的光源具有较高的光输出比。按照本发明的光源由于其涂层具有高度的镜面反射而适用于重点照明。
从由氧化钛、氧化铝、含卤素磷酸盐、焦磷酸钙和焦磷酸锶组成的组中选择出来的反光颗粒非常适合用作涂层。这些反光颗粒可以与透光粘合剂(如硅树脂粘合剂、含氟聚合物(如THV200)或丙烯酸盐)很好地组合。在其反射部分上提供有具有这种颗粒和粘合剂的组成的涂层的光源具有很好的反光、光束成型特性。反光颗粒的大小优选在从100到500nm的范围内。
用表层围绕反光颗粒使得进一步提高了涂层镜面反射。为了进一步提高镜面反射，表层和反光颗粒优选具有不同的折射率。表层优选包含氧化硅或氧化铝。SiO2和Al2O3是用作围绕反光颗粒的表层的合适的材料。
在光源的一优选实施例中，无机溶胶-凝胶系统是一种基于二氧化硅的溶胶-凝胶系统。基于二氧化硅的溶胶-凝胶系统的应用在本领域中是众所周知的。基于二氧化硅的溶胶-凝胶系统中合适的起始材料是甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和四乙基原硅酸盐(TEOS)。
透光粘合剂优选包含氧化硅颗粒。在透光粘合剂中加入氧化硅颗粒使得可以形成相当厚的涂层。例如，可以采用所谓的LudoxTM颗粒(胶质二氧化硅颗粒)。氧化硅颗粒的大小优选是在从10到50nm的范围内。
可以采用相当厚的涂层，该涂层系统用于按照本发明的光源中。优选实施例的高压放电灯组件的特征是，涂层厚度在从1到200μm的范围内。涂层厚度优选在从10到100μm的范围内。这样的一种厚度是无法采用根据有机涂层的光源如已知的光源来实现的。
金属是一种很合适的用于反射体的反射部分的材料。金属优选包含铝。铝反射部分与包含氧化硅颗粒的透光粘合剂的组合由于热膨胀系数之间的匹配是很合适的。
在优选实施例的光源中，透光粘合剂包含一种稳定剂。这样一种稳定剂改善了涂层的稳定性。
在参照后文中所描述的实施例后，读者将清楚地了解本发明的各个方面。
图中，
图1以截面图形式示出按照本发明的光源的实施例，以及图2示出按照本发明的光源涂层细节。
附图中示出的仅是示意性的。注意，为清楚起见，一些尺寸大大夸大了。并且图中的相似元件尽量采用相同的标号来表示。
图1以截面图形式示意示出按照本发明的光源实施例。光源包含具有反射部分2的反射体9。反射体9的反射部分优选包含金属。在一种最佳实施例中，金属包含铝。反射体9具有基于无机溶胶-凝胶系统的涂层5。无机溶胶-凝胶系统优选是一种基于二氧化硅的溶胶-凝胶系统。
在图1所示的例子中，光源还包含位于光源发光窗口4前端的漫射装置3。另外，反射部分2和漫射装置3二者都涂覆有涂层5。在另一种实施例中，涂层5可替换地仅位于反射部分2上。图1中，光源1配备有接触装置6。此外，图1中还举例示出了容纳在接触装置6中的四(管状)低压水银放电荧光灯6a，如PLS 11W。其他合适的灯是高压放电灯如CDM或SON。灯6a位于垂直于图面的纵向并沿发光窗口4的方向。在灯6a的工作期间，从灯6a发出的光束7落在涂层5上，并且或者由涂层5反射，或者穿过涂层5和漫射装置3。涂层5处光束7的每次反射8引起光束7的一些散射，从而产生均匀的光分布。光束7的最终散射发生在光束7透射通过漫射装置3的时候。结果是，物体受到光源1的均匀照射。
图2示意示出按照本发明的光源涂层的细节。涂层5包含透光粘合剂11。透光粘合剂11优选包含稳定剂。透光粘合剂11包含反光颗粒10。反光颗粒10是从由氧化钛、氧化铝、含卤素磷酸盐、焦磷酸钙和焦磷酸锶组成的组中选择出来的。反光颗粒10的大小优选在100到500nm的范围内。
图2中，反光颗粒10被表层14所包围，用来提高涂层5的反射性。表层14优选包含氧化硅或氧化铝。另外，透光粘合剂11还包含氧化硅颗粒20。氧化硅颗粒20的大小在从10到50nm的范围内。
涂层5的厚度在从1到200μm的范围内。涂层5的厚度在从10到100μm的范围内。
将涂层基于无机溶胶-凝胶系统减少了涂层对UV曝光和对高温的灵敏度。因此，减小了具备这种涂层的光源的灵敏度，从而延长了按照本发明光源的寿命。
一典型实例适合于用于高温和耐紫外光曝光的光源涂层是由基于二氧化硅的溶胶-凝胶系统而得到的涂层，该硅溶胶-凝胶系统以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)与胶质二氧化硅颗粒例如Ludox TM-50组合。反光颗粒包含氧化钛(TiO2)或氧化铝(Al2O3)，以提高涂层的反射性。
基于MTMS/Ludox的涂层是很合适的，因为热膨胀系数α与光源中铝衬底的热膨胀系数匹配(αMTMS/Ludox＝20ppm/K和αAI＝24ppm/K)。热膨胀系数的这种匹配使得可以制造足够厚的涂层。厚涂层提供了相当高的总反射。本发明的光源中基于二氧化硅的溶胶-凝胶系统涂层耐温度特性高达400-450℃，而在基于有机粘合剂系统的已知光源中，涂层是无法用在150℃以上的。另外，按照本发明的光源中的基于二氧化硅的溶胶-凝胶系统涂层能够承受相当高程度的紫外光A和紫外光B辐射。这将大大阻止TiO2颗粒的光催化活性所引起的甲基劣化，其原因是，TiO2颗粒具有SiO2表层。
将按照本发明基于无机二氧化硅溶胶-凝胶系统光源中的涂层与基于有机粘合剂系统的已知光源中的涂层进行比较。按照将涂层曝光于紫外光B辐射(约为0.6W/m2/nm；温度＝70℃)的时间，测量550nm处的反射率。另外，按照将涂层曝光于紫外光B辐射的时间，测量色彩变化ΔE。色彩变化ΔE代表各种色彩分量的影响，并且定义如下ΔE=(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2,]]>式中，ΔL是黑和白(如果ΔL＞0，则更白)之间的平衡，Δa是绿和红(如果Δa＞0，则更红)之间的平衡，而Δb是蓝和黄(如果Δb＞0，则更黄)之间的平衡。
表I总结了随时间而变的劣化结果。
表I反射率和色彩变化ΔE的劣化随涂层曝露于紫外光B辐射的时间的关系
表1示出按照本发明的光源中基于无机二氧化硅溶胶-凝胶系统的涂层对紫外光辐射是高抵抗的。
应当注意，上述实施例并非是对本发明的限制，在不偏离权利要求书的范围的情况下，本领域中的普通技术人员可以设计许多种替换实施例。权利要求书中，不能将括弧中的标号理解为是对权利要求的限制。动词“包含”及其词形变化并不排除权利要求中没有出现过的元件或步骤。元件之前的术语“一”或“一个”并不排除出现多于一个这样元件的情况。本发明可以采用包含几个分立元件的硬件来实现，也可以采用合适编程的计算机来实现。在列举几个装置的装置权利要求中，几个这样的装置可以采用同一硬件来实现。在各不相同的从属权利要求中引述某些手段这一事实并不意味着不能采用这些手段的组合。
权利要求
1.一种光源，包含反射体(9)，具有反射部分(2)，该反射部分(2)具有基于无机溶胶-凝胶系统的涂层(5)，该涂层(5)含有透光粘合剂(11)，该透光粘合剂(11)含有反光颗粒(10)，所述反光颗粒(10)是从由氧化钛、氧化铝、含卤素磷酸盐、焦磷酸钙和焦磷酸锶组成的组中选择出来的，并且所述反光颗粒(10)被一表层(14)所包围，用以改善所述涂层(5)的反射。
2.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述透光粘合剂(11)包含氧化硅颗粒(20)。
3.如权利要求2所述的光源，其特征在于，所述氧化硅颗粒(20)的大小在从10到50nm的范围内。
4.如权利要求1或2所述的光源，其特征在于，所述无机溶胶-凝胶系统是基于二氧化硅的溶胶-凝胶系统。
5.如权利要求1或2所述的光源，其特征在于，所述表层(14)包含氧化硅或氧化铝。
6.如权利要求1或2所述的光源，其特征在于，所述反光颗粒(10)的大小在从100到500nm的范围内。
7.如权利要求1或2所述的光源，其特征在于，所述涂层(5)的厚度在从1到200μm的范围内。
8.如权利要求7所述的光源，其特征在于，所述涂层(5)的厚度在从10到100μm的范围内。
9.如权利要求1或2所述的光源，其特征在于，所述反射体(9)的反射部分(2)含有金属。
10.如权利要求9所述的光源，其特征在于，所述金属包含铝。
11.如权利要求1或2所述的光源，其特征在于，所述透光粘合剂(11)包含稳定剂。
全文摘要
一种光源，它具有反射体(9)，反射体(9)具有反射部分(2)，反射部分(2)提供有基于无机溶胶－凝胶系统优选是基于二氧化硅的溶胶－凝胶系统的涂层(5)。涂层包含透光粘合剂。透光粘合剂包含反光颗粒。反光颗粒是从由氧化钛、氧化铝、含卤素磷酸盐、焦磷酸钙和焦磷酸锶的组成的组中选择出来的。反光颗粒由表层所包围，用来提高涂层的反射性。表层优选包含氧化硅或氧化铝。透光粘合剂优选包含氧化硅颗粒。
文档编号F21V7/22GK1914458SQ200580003295
公开日2007年2月14日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年1月28日
发明者N·A·M·弗海格哈, B·范德海杰登, M·德勒瓦, G·J·B·M·梅克斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司