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薄膜人生

薄膜光学,魅力人生

 
 
 

日志

 
 

光学薄膜在照明领域的应用  

2010-05-18 09:10:39|  分类: 光学其他 |  标签: |举报 |字号 订阅

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摘要:重点阐述了光学薄膜在照明领域的成功应用。在卤钨灯射灯产品上采用冷光膜、

彩色膜(分色膜)、反红外透可见膜等技术手段,取得良好的效果。并成功地进行高效率、低

成本的产业生产,照明薄膜产品已成为我国光学薄膜产业化的一个亮点。

关键词:照明用薄膜;实用性;产业化

中图分类号:0484.4 文献标识码:A

The application of optical thin films in lighting field

M A ,z—wei

(Guangdong Sun Young Electrical Lighting Co.,Ltd.,Guangzhou 5 10660,China)

Abstract:This article presents the successful application of optical coating in lighting field .The

technology of cold lighting coating,colorful coating (separation coating), infrared light reflecting

coating on halogen lamps and spot lamps achieve very good results, more over,realize the high

efficiency and low cost industrial production.The lighting coating products have been becoming one of

the spot point of the industrialization of this field in China.

Key words:lighting coating ;practicability ;industrialization

1 引 言

随着光学薄膜技术的迅速发展,薄膜产品的应用价值越来越高,应用面也越来越广泛,现重点介绍光学薄膜在照明领域中的应用及前景分析。目前,通过薄膜工作者的不懈努力,多种特性的光学薄膜已成功应用于照明产品,并在高效率、低成本的产业化生产方面走在世界前列。

2 重点应用之一:冷光膜

照明领域现在使用非常广泛的是石英卤素灯,它具有体积小、发光效率高、光衰小、寿命长、显色指数高的优点,特别是采用光学薄膜技术制成的“定向冷反射卤钨灯”,由于其光源发出的红外光被透射,而可见光被定向反射的优势,得到了越来越广泛的应用,无论是工业照明(放映灯、投影灯、医用灯、背投影电视光源等),商业照明(商场、饭店、珠宝、服装等),还是家庭照明(装饰装潢),市场前景光明。

其中的核心技术就是在冷反射杯的镀膜技术得到了空前的成功应用,使得镀有反射可见、透射红外的冷光杯具有明显的先进性,用仅有国际价格十分之一的国产改装设备,采用具有中国特色的镀膜技术和工艺,使得冷光杯具有极大的优势,性价比居世界前列,世界上几乎所有照明巨头的冷光杯(灯)都从中国采购,中国的年出口量在3亿元以上。

2.1 冷光膜的原理和研究

冷光膜的设计原理是要求能够尽可能高的反射可见光,而透射红外光,镀在弧形反光碗上,使反射的光亮很高,而红外幅射热则大大减少,从而降低了光束的温度。用这种技术制作的照明射灯就称为冷光灯。

      冷光膜实际上是一种长波通的宽带反射膜,要有一定的可见区反射带宽和长波良好的通带,可用高反射膜与光谱分光膜的设计原理作为解决方案。

为了得到在可见区较宽的反射带,可用两个方法解决:

2.1.1 设计不同中心波长的高反射膜系,并把它们的高反射带连起来,以得到宽的高反射带。单个反射带的宽度用下式而定:

波数宽度为:

Ag一2/~sin一 ( H一 L/nH+ L) (1)

波长宽度为:

A2— 2Ag2 (2)

其中, H—— 高折射率材料折射率;nL—— 低折射率材料折射率

2.1.2 设计膜层厚度按几何级数或按算术级数递变的膜系,其设计的目的是构成一个中心波长不断变化的膜系,以得到宽带高反射膜。

       为了得到红外区高的透射率,可采用合适的红外透明膜料以及通带匹配层技术来达到。

需要指出的是,反射带的宽度的定位,对于冷光灯的综合光谱、色温、照度、光通量都有重要影响,必须根据需要进行特别设计和控制。

2.2 膜的结构及特性评定

镀制冷光膜的反光碗由于选择的镀膜材料不同,其特性及应用范围也不同。

2.2.1 软膜

镀膜材料为ZnS—MgF:组合。其特点为制作方便,工艺成熟;缺点牢固度、耐水性、耐温性、持久性较差,如使用离子辅助镀膜技术可改善其特性。常用于使用要求较低的场合,应用于使用寿命1000h以下的冷光射灯。

2.2.2 半硬膜

镀膜材料为ZnS—SiO组合。这对材料的组合非常有价值,有些文献报道一氧化硅和硫化锌由于应力不匹配,容易膜裂,故不宜作为高低折射率材料搭配。而现在的研究证明,由于采取必要而独特的工艺制备技术,所以此类膜层非常牢固,耐水性、耐温性也很理想,其膜层可经受沸水蒸煮,由此膜料制作在冷光射灯,使用寿命在2000h以上。

它已作为冷光膜的优选膜料,同理也可重点推荐用于其它镀膜制品。 ’

2.2.3 硬膜

镀膜材料为TiO:一SiO:组合。此组合的膜层各项性能指标良好,可用于使用条件很苛刻的冷光膜产品,如电影放映机反光碗,使用寿命4000h等级的冷光射灯领域,缺点是对设备的要求高,制作工艺复杂,制作成本较高。

3 重点应用之二:彩色膜(分色膜)

彩色膜主要应用于舞台灯、照明建筑轮廓灯、民用射灯。颜色常分为红、绿、蓝、黄四种。

分色效果的优势取决于薄膜设计和工艺的合理性,主要有两大指标:

(1)颜色要“纯”,色彩显得艳丽夺目。

(2)彩色的光亮度要高,照射物体清晰明亮。

要实现以上目标,光学薄膜的设计常用长波通滤光膜、短波通滤光膜、带通滤光膜、负滤光膜以及用两种设计方法的组合来达到。

彩色膜的镀膜材料可参照冷光膜材料组合。

4 重点应用三:反红外透可见薄膜

卤钨灯珠发出的光效当然是越高越好,但是有限度的,光效与寿命在一定的条件下是成反比的。在灯珠工艺和技术参数稳定的情况下,采用在灯珠玻璃四周镀上反红外透可见薄膜,把灯丝发出的红外光再次反射到灯丝上,提高灯丝的温度,达到提升发光效率的目的,光学薄膜质量高时,可提高光效30% ,因镀的透可见特性膜,因而对透射光无影响。这种技术正在被广泛应用,卤钨灯既提高了光效,又节省了能源,

另外,还可用镀钛、不锈钢作为照明产品的金、银色装饰膜,用巧妙设计镀高色温膜等。

5 工艺制作与产业化生产的关键要素

     对于光学薄膜工作者来说,制作出合格的薄膜产品并不困难。但要采取各种工艺手段,编制科学的工艺制作规程,把科技成果转换成生产力,低成本地进行大规模的产业化生产,其难度是不亚于攻克尖端镀膜项目的技术难关,碰到的难题是非常严峻的,需重视的有:

5.1 专用设备的研制和维护

镀制合格的照明产品对设备的要求有其特殊性,由于冷光杯的镀膜面是曲面碗形,而灯珠的镀膜面是四周圆面,均匀性问题就显得特别重要,所以为了保证工艺的正确贯彻,需要对镀膜设备进行专门订制和重点改造,使之符合镀照明产品的技术要求和产业化制造要求。现在的镀膜设备均是根据实际自己制造或改造的。由于企业采用24h不间断的产业化生产,故必须制定科学的计划和措施来维护和保养设备。

5.2 完备的制作工艺

    除了正确的设计,完备的制作工艺至关重要,这包括冷光杯、灯珠、盖片的自动化清洗(专门设计的清洗机)、设备的清洗、镀制薄膜、老化处理的各个参数的确定、掌握、控制,特别是大量镀膜人员的培养,保证工艺技术的稳定性和重复性,才能使照明用多层膜产品具有实用性和经济性。

6 结论

光学薄膜在照明领域的应用是非常成功的。随着不断地探索研究和开发应用,推行新工艺、新技术,照明用薄膜产品必将成为我国镀膜产业的强项,继续向优质、低成本的方向作出不懈的努力。

 

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