[发明专利]光源

说明书

发明领域

本发明涉及一种光源，尤其是一种白炽灯，包括一个灯泡，布置在灯泡内的灯丝和灯丝的发热装置，其中灯丝既发射可见光，也发射热辐射。

发明背景

所述类型的光源很长时间以来已在实际应用中为人们所熟知，并且具有不同的结构型式和尺寸规格。其中，例如白炽灯，人们知道它是一种电光源，一般其中有一根钨丝，通过电流加热达到尽可能高的温度。同时产生热辐射，炽热的金属丝的光效能随着温度的升高而增强。除此以外，众所周知，还有所谓的非热辐射源，如采用低压或高压结构型式的惰性气体、水银，钠或金属卤化物放电灯，统称为放电灯。

迄今为止，人们所了解的用电工作的各类电光源，它们共同的缺点是从电功率转换成可见光的光功率的效率很低。转换率几乎超不过30％。所耗用的电功率的大部分主要是表现为热量形式的没有经济效益的损耗功率。

提高人们所知的这种光源的一种可能性在于，把由灯丝或炽热的金属丝发射的热量由灯泡的内侧反射回到灯丝或炽热的金属丝上去。由此产生一种灯丝的或炽热金属丝的返回热。这样所得到的结果是，为了达到同样的的灯丝温度，较之在没有反射的情况下进行加热时所需要的电功率要小。而由灯泡所发射的可见光功率则是完全相同的。在理想的情况，只需要发射可见光功率和由灯泡所吸收的热损耗功率加起来的那么多的电功率。转换效率改善的百分率相当于反射的热辐射率。如果我们以钨丝灯的一般热损耗为大约25％为依据，忽略灯泡内侧的镜面化镀层的辐射吸收，理论上，转换效率可以提高到75％或140流明/瓦特，典型情况下，其中电介质镜面化镀层的吸收只有0.1％。

如果灯泡内侧的镜面化镀层具有例如99.9％的反射能力，据统计，镜面化镀层材料中吸收的光子为千分之一。因此，在辐射发射到灯泡中时，在光子通量完全被吸收到灯泡中之前，它在灯泡内侧上只能进行1000次的反射。光子通量在反射轨道上与灯丝或炽热金属丝相遇并被吸收的概率，与灯丝的体积或灯丝的表面面积与灯泡的反射体积或灯泡的反射表面面积之比成正比。

因此，为了使灯丝达到尽可能高的返回热量，如果灯丝的面积相当大，以至于光子通量在经过尽可能少的反射次数之后在灯泡的内侧与灯丝相遇并被吸收，这样才具有优越性。

但是，这样做的缺点是，当灯丝的面积变大时，灯丝的电阻变小，以至于为了达到发光所需要的灯丝温度，要求灯丝中的电流要明显高于一般灯丝面积或一般灯丝横截面情况下流过灯丝的电流。这可能给电源的用户造成安全危险。这样，综合起来考虑，在尽可能高的灯丝面积和为此所需要的不利的高电流这个问题上就会陷入困境。

发明的概要说明

为此，本发明的基本任务就是，用简单的方法，使本文开头所述类型的光源安全地实现高转换效率。

上面所提出的任务是通过一种具有权利要求1所述特征的光源解决的。据此，这种光源是这样构成的，即：加热装置具有一个用来间接加热灯丝的加热元件。

按照符合本发明的方式可以断定，用令人惊异的简单方法构成一种独立的灯丝加热元件可解决上述任务。其中，灯丝间接地通过加热元件加热，这样所产生的一大优点是，灯丝的设计可以与其电阻特性无关，因此，有可能实现大面积的灯丝，它对由灯泡内侧反射的热辐射具有高吸收能力，实现为加热灯丝所需要的加热设备可以与灯丝的设计构型无关。因此，一种可以利用可安全使用的电流工作的加热设备也是可以实现的。加热设备与灯丝之间不再需要电接触。

因此，利用符合本发明的光源可以提供一种用简单方法就能达到高转换效率和高安全性的光源。

在尽可能有利的热辐射吸收特性方面，灯丝可以设计成带状的，或完全一般地设计成扁平灯丝。作为一种替代方式，灯丝也可以完全一般地设计成体积灯丝，也就是占有一定空间的体积，或包括一定的体积。特别是，灯丝可以设计成盘形的或圆柱形的。其中，设计构型可以设想为完整的圆柱形外壳或圆柱形外壳的一部分，特别是可以设想为圆柱形外壳的一半。在基本上为完整的圆柱形外壳的情况下，这种圆柱形外壳也可以设计成在侧面敞开的或者有纵向开口的。这样对于灯丝的散热性能是有利的。

为了保证能特别有效的吸收由灯泡内侧发射的热辐射，圆柱形外壳或部分圆柱形外壳或半个圆柱形外壳的直径可以设计得略小于灯泡的直径。特别是，在这种情况下，灯丝可以布置在灯泡的中心，并且/或者布置在灯泡内与灯泡的纵向轴线共轴的位置上。

根据灯丝的设计构型，灯丝可以把灯泡的整个内腔分成一个或多个半内腔或分内腔。