專利名稱：電燈、涂覆有吸收光的涂層的燈泡以及制備吸收光的涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電燈，其包括容納光源的透光燈泡，其中，該燈泡的至少一部分涂覆有吸收光的涂層，所述吸收光的涂層包括結(jié)合在溶膠-凝膠基質(zhì)中的穩(wěn)定顏料。
這樣的電燈主要用作車輛中的指示燈，例如用作汽車的指示器中的琥珀色的光源或者用作汽車的剎車燈中的紅色光源。這樣的燈的可選擇的實施例還可以用作車輛的頭燈，其中，通過吸收光的涂層可以增加色溫。所述吸收光的涂層還可作為顏色層用在通常照明目的的(白熾)燈上。所述電燈還可以用于交通燈。
在開始的段落中提到的類型的電燈在以本申請人的名義的WO 01/20641中已知。
根據(jù)WO 01/20641的電燈涂覆有光學(xué)透明的、非散射的、吸收光的涂層，其中，顏料結(jié)合在溶膠-凝膠基體中，且涂層可以耐溫達到400℃。當四乙氧基硅烷(TEOS)用作溶膠-凝膠母體時，結(jié)合顏料的溶膠-凝膠基體可以達到大約500-800nm的最大層厚，當甲基三甲氧基硅烷(MTMS)用作溶膠-凝膠母體時，結(jié)合顏料的溶膠-凝膠基體可以達到大約2-3μm的最大層厚。
根據(jù)WO 01/20641，通過有機聚合物來穩(wěn)定顏料。根據(jù)固化溫度，所述聚合物在固化處理中從涂層部分地消失，且在燈的工作期間當?shù)竭_高溫時，可以進一步燒盡。這導(dǎo)致了涂層的收縮或者增加的孔隙率，或者兩者的結(jié)合。
本發(fā)明的一個目的是提供一種根據(jù)序言的電燈，其中，消除了上述的缺點。
而且，本發(fā)明的一個目的是提供一種適用于所述電燈的燈泡，以及提供一種制備應(yīng)用到該電燈的燈泡的吸收光的涂層的方法。
為此，根據(jù)序言的電燈的特征在于，使用了一種氨基硅烷，以便穩(wěn)定顏料。
使用氨基硅烷作為顏料的穩(wěn)定劑導(dǎo)致涂層中的有機成分的重大減少，這導(dǎo)致了燈涂層在燈的使用壽命期間不會變化。而且，由于在顏料顆粒和溶膠-凝膠網(wǎng)絡(luò)之間形成了化學(xué)鍵，所以改進了涂層的機械特性。
由于氨基硅烷在所要求的量下在涂層中幾乎不占據(jù)任何體積，所以可以使涂層包含更高顆粒體積的成分。這與使用有機穩(wěn)定劑的情況相反，因為后者占據(jù)了很大的體積。
使用氨基硅烷作為穩(wěn)定劑，可以獲得高顏料顆粒體積的成分，因此涂層可以制成超過TEOS的500-800nm的最大層厚和MTMS的2-3μm的最大層厚。在這些涂層中，溶膠-凝膠只是必須橋接顏料顆粒之間的間隙，而不是從涂層底部到頂部的間隙。在具體的實施例中，二甲基氨基丙基硅烷用作穩(wěn)定劑。
二甲基氨基丙基硅烷對于大多數(shù)普通氨基硅烷是優(yōu)選的，由于后者太強烈地促進酸性的溶膠-凝膠水解混合物的凍結(jié)。而且，二甲基氨基丙基硅烷對于很多無機顏料是好的穩(wěn)定劑，且如果使用小的顏料顆粒，可以獲得透明的涂層。另一種優(yōu)選的氨基硅烷是三甲基氨基丙基硅烷的鹽。
由于電燈通常工作在高溫下，所以對基體材料以及使用的顏料的要求嚴格。無機顏料具有好的溫度穩(wěn)定性。為了改進色強度，要求形成形成相對厚的涂層。如在WO 01/20641中已經(jīng)公開的，甲基三甲氧基硅烷(MTMS)是用于溶膠-凝膠基體的合適的原材料的一個例子，其可以獲得相對厚的涂層。
最好諸如尤其是(N，N-二甲基氨基丙基)三甲氧基硅烷或者(N，N-二甲基氨基丙基)三乙氧基硅烷之類的(N，N-二甲基氨基丙基)三氧基硅烷(trialkoxysilane)用作穩(wěn)定劑。
通過使用所述穩(wěn)定劑之一，也分別稱為2Me-APTMS和2Me-APTES，可以制成高度濃縮的無機顏料分散體。由于在固化層中的增加的粘性和高顏料體積成分，可以使涂層具有大約4到5μm的厚度。目標是制成穩(wěn)定的顏料顆粒的緊密堆積的涂層，顆粒間的空間由溶膠-凝膠材料填充。當使用濃縮的顏料分散體時，涂層可以制成為其中的顏料顆粒占據(jù)涂層體積的大約45-50％，這是最大值。在燈的工作期間，這些涂層表現(xiàn)為沒有收縮或者增加的散射。通過使用鐵酸鋅作為顏料，可以獲得完全的無機琥珀色涂層。這些涂層達到S.A.E-和E.C.E-規(guī)范。通過使用氧化鐵，可以應(yīng)用紅色規(guī)范內(nèi)的涂層。還可以通過使用2Me-APTMS來穩(wěn)定鋁酸鈷，其可以被應(yīng)用來制成淺藍色的汽車燈。
吸收光的涂層的厚度tc最好是tc≥1.5μm。
相對厚的涂層是優(yōu)選的，由于這樣的涂層可以結(jié)合更多的顏料，從而改進涂層的顏色效果。
在一個有利的實施例中，吸收光的涂層的厚度tc是tc≥4μm。
如先前提到的，當使用無機顏料時，這樣的涂層厚度是特別優(yōu)選的。
為了制造具有所期望的光學(xué)特性的吸收光的涂層，在電燈的使用壽命期間具有所期望的熱穩(wěn)定性的所述涂層，最好是由無機顏料制成。在根據(jù)本發(fā)明的電燈的一個有利的實施例中，顏料從由氧化鐵、摻雜磷的氧化鐵、氧化鋅鐵、鋁酸鈷、氧化釹、釩酸鉍、硅酸鋯鐠或者它們的混合物形成的組中選擇。氧化鐵(Fe2O3)是橙色顏料，摻雜磷的Fe2O3是橙紅色顏料。氧化鐵鋅，例如ZnFe2O4或者ZnO.ZnFe2O4是黃色顏料。用ZnFe2O4混合(摻雜磷)Fe2O3產(chǎn)生深橙色的涂層。鋁酸鈷(CoAl2O4)和氧化釹(Nd2O5)是藍色顏料。釩酸鉍(BiVO4)，也稱為釩鉍礦，是黃綠色顏料。硅酸鋯鐠是黃色顏料。
本發(fā)明還涉及涂覆有吸收光的涂層的燈泡，該吸收光的涂層包括結(jié)合在溶膠-凝膠基體中的穩(wěn)定的顏料，其特征在于，使用了氨基硅烷，以便如上所公開的穩(wěn)定顏料。
最后，本發(fā)明涉及制備要被應(yīng)用到電燈的燈泡的吸收光的涂層的方法，所述方法至少包括的步驟為通過用包含酒精的液體來混合所述顏料來制備顏料分散體，且添加氨基硅烷，以便穩(wěn)定顏料；制備包括經(jīng)歷溶膠-凝膠處理的硅烷的水解混合物；以及混合顏料分散體和水解混合物。
有利地，包含酒精的液體包括水/乙醇混合物。為了促進顏料的分散，將酸加入顏料分散體是更加有利的。
對于透明、濃厚著色的涂層，顆粒尺寸的控制是重要的。獲得最小的可用顏料是重要的，然后其必須適當?shù)胤稚ⅲ韵酆?。因此，加入氨基硅烷以后，使用攪拌球來攪拌顏料分散體。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包括根據(jù)本發(fā)明涂覆有吸收光的涂層的燈泡的電燈在電燈的使用壽命期間相當大程度地保持其初始的特性，該吸收光的涂層包括結(jié)合在溶膠-凝膠基體中的穩(wěn)定的顏料，其中使用了氨基硅烷，以便穩(wěn)定顏料。而且，提供了應(yīng)用相對厚的吸收光的涂層的可能性，當使用無機顏料時，其是特別有利的。
通過參考此后描述的實施例，本發(fā)明的這些和其它方面將更加清楚。
圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括燈頭的電燈的側(cè)視圖、部分切除且部分在截面圖中；以及圖2示出了設(shè)置有反射鏡和適配器的電燈。
這些圖純粹是示意性的，沒有按比例繪制。尤其是為了清楚，某些尺寸被強烈地夸大了。在圖中，只要有可能，相同的標號表示相同的部分。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電燈，電燈的一部分顯示在側(cè)視圖中，部分切除，電燈的另一部分顯示在截面圖中。該電燈包括透射光的燈泡1，例如由玻璃制成，燈泡以氣密的方式封閉，其中電氣元件2，在圖中是具有中心4的(螺旋形)鎢白熾主體，軸向定位在軸線5上，且連接到電流導(dǎo)體6，該導(dǎo)體從燈泡出發(fā)到達外部。所示的燈充滿惰性氣體，例如Ar/Ne混合物，充氣壓力稍微高于5巴。
燈頭10牢固地連接到燈泡1。燈頭10具有合成樹脂外殼11。該外殼11包括至少大致垂直于軸線5的平的底部部分7。燈泡1通過由絕緣材料制成的板8來以氣密的方式密封，該板位于至少大致垂直于軸線5的平面中。在燈的制造過程中，電氣元件2安裝在相對于板8的預(yù)先限定的位置中。燈泡1的板8通過鎖定裝置9，例如脊，緊壓靠在底部部分，使得電氣元件2占據(jù)相對于基準裝置12，例如突出部，的預(yù)先限定的位置。突出部12形成燈頭的一部分，且設(shè)計為鄰接支撐物30，例如反射鏡，如圖2中可見。
燈頭還包括接觸件14，其設(shè)置有屏13，且燈泡1的電流導(dǎo)體6連接到接觸件14。彈性中間部分15與外殼11形成一個整體，該彈性中間部分15設(shè)置有連接裝置17，即，在圖中為設(shè)計為用于將反射鏡連接到燈頭的彈性片。中間部分的彈性動作這樣實現(xiàn)，即，該中間部分制成空心，使得不超過一個壁保持為中間部分，此后，壁的主要部分通過兩個凹槽18來去除，這兩個凹槽垂直于軸線5走向。壁的剩余部分形成橋19，其在下一個凹槽附近圍繞軸線5旋轉(zhuǎn)通過一個例如180度的角度。
電燈的燈泡1具有大約22mm的相對小的軸向尺寸，且適于消耗相對高的功率，例如5到25瓦。在這種情況下，該電燈具有大約6000小時的使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明，燈泡1的至少一部分覆蓋有具有2-3μm的平均厚度的吸收光的涂層3。
圖2示出了設(shè)置有支撐件30和適配器25的電燈，在圖中，該支撐件是具有透明板33的反射鏡。在這樣的具有適配器和反射鏡的燈的結(jié)構(gòu)中，反射鏡設(shè)置有保持在凹槽32中的橡膠環(huán)31，該橡膠環(huán)以氣密的方式密封燈頭和反射鏡之間的開口26。該適配器設(shè)置有標準的接觸點27，其以氣密的方式通過適配器的底部板28，且連接到燈頭10的接觸件14。
在圖中可以看到，燈頭10大致完全屬于圓錐形36內(nèi)，該圓錐形36在電氣元件2的中心4中具有其頂點35，且具有25度的半頂角α。從電氣元件2發(fā)出的光可以大致沒有阻礙地到達反射表面34，且在反射表面處，在透明板33的方向中至少大致軸向地反射。
例子1使用二甲基氨基丙基硅烷作為穩(wěn)定劑，氧化鐵(Fe2O3)在50/50％的水/乙醇混合物中穩(wěn)定。為此，使用3克Fe2O3(Sicotrans2816；從BASF商業(yè)獲得)制成Fe2O3的分散體，其中加入20克稍微酸化的50/50％的水/乙醇混合物。接下來加入0.1克的氨基硅烷，且使用2mm的氧化鋯攪拌球來攪拌分散體。
獨立地制成溶膠-凝膠水解混合物。四乙氧基硅烷(TEOS)水解混合物這樣制成，即，通過混合15克TEOS、50克乙醇、3.6克水和1.1克0.175M的HCl，且所述混合物經(jīng)歷24小時的水解。
通過以1∶1的比例混合Fe2O3分散體和水解混合物，且將20wt％的甲氧基丙醇(methoxypropanol)加入混合物來制備涂層液體。該涂層液體隨后噴涂到燈泡的主要部分的外表面。在250℃的溫度下固化涂層10分鐘。這樣，在玻璃燈泡上獲得了厚度為1.5μm的吸收光的涂層，且在干燥和固化期間沒有形成裂紋。
例子2
如在例子1中所公開的制造Fe2O3分散體。
甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解混合物這樣獨立地制成，即，通過混合40克MTMS、0.15克TEOS、3克乙醇、32克水和0.15克乙酸，且所述混合物經(jīng)歷24小時的水解。
通過以1∶1的比例混合Fe2O3分散體和水解混合物，且將20wt％的甲氧基丙醇加入混合物來制備涂層液體。該涂層液體隨后噴涂到燈泡的主要部分的外表面，且固化。獲得的吸收光的涂層具有2-3μm的厚度，且在干燥和固化期間表現(xiàn)為沒有形成裂紋。
例子3A使用(N，N-甲基氨基丙基)三甲氧基硅烷(2Me-APTMS)作為穩(wěn)定劑，使鐵酸鋅(ZnFe2O4)(Dainichiseika，3210)在乙醇中穩(wěn)定。通過混合30克ZnFe2O4、3.0克2Me-APTMS、20克乙醇、1.5克0.2M的HCl來制成ZnFe2O4的分散體。該分散體在滾子臺上使用2mm的釔穩(wěn)定的氧化鋯攪拌球來攪拌大約5天。
MTMS水解混合物由下述成分獨立地制備40克MTMS、0.86克TEOS、32克水、4.3克乙醇和0.14克乙酸。該混合物經(jīng)歷48小時的水解，同時攪拌。
通過以1∶0.5的重量比例混合ZnFe2O4分散體和水解混合物來制備涂層液體。為了減小旋轉(zhuǎn)偽缺陷，加入大約20％w/w的二丙酮醇(DAA)。該涂層液體隨后旋涂到玻璃板上。
最終的涂層具有4μm的厚度，具有在琥珀色規(guī)范內(nèi)的色點。涂層的透射性是51.7％。這意味著，如果該涂層施加到燈泡，500流明的燈會透出大約250流明。
例子3B鐵酸鋅分散體和水解混合物如在例子3A中所述的制備。為了制備該涂層液體，鐵酸鋅分散體和水解混合物以1∶1的重量比例混合。為了減小旋轉(zhuǎn)偽缺陷，加入大約20％w/w的DAA。該涂層液體旋涂到玻璃板上。
最終的涂層具有4μm的厚度，具有在S.A.E.-規(guī)范內(nèi)的色點。涂層的透射性是56.6％。
例子4A使用(N，N-二甲基氨基丙基)三甲氧基硅烷(2Me-APTMS)作為穩(wěn)定劑，使氧化鐵(Fe2O3)(Johnson Matthey AC1070)在乙醇中穩(wěn)定。通過混合18克Fe2O3、1.8克2Me-APTMS、20克乙醇和0.9克0.2M的HCl制成Fe2O3的分散體。該分散體在滾子臺上使用2mm的釔穩(wěn)定的氧化鋯攪拌球來攪拌大約5天。
MTMS水解混合物由下述成分獨立地制備40克MTMS、0.86克TEOS、32克水、4.3克乙醇和0.14克乙酸。該混合物經(jīng)歷48小時的水解，同時攪拌。
通過以1∶1的重量比例混合Fe2O3分散體和水解混合物來制備涂層液體。為了減小旋轉(zhuǎn)偽缺陷，加入大約20％w/w的二丙酮醇(DAA)。該涂層液體隨后旋涂到玻璃板上。
最終的涂層具有4.3μm的厚度，具有在紅色規(guī)范內(nèi)的色點。涂層的透射性是14.9％。
例子4B使用2Me-APTMS作為穩(wěn)定劑，使氧化鐵(Fe2O3)(Johnson MattheyAC1070)在乙醇中穩(wěn)定。通過混合12克Fe2O3、1.2克2Me-APTMS、20克乙醇和0.6克0.2M的HCl制成Fe2O3的分散體。該分散體在滾子臺上使用2mm的釔穩(wěn)定的氧化鋯攪拌球來攪拌大約5天。
MTMS水解混合物由下述成分獨立地制備40克MTMS、0.86克TEOS、32克水、4.3克乙醇和0.14克乙酸。該混合物經(jīng)歷48小時的水解，同時攪拌。
通過以1∶1的重量比例混合Fe2O3分散體和水解混合物來制備涂層液體。為了減小旋轉(zhuǎn)偽缺陷，加入大約20％w/w的二丙酮醇(DAA)。該涂層液體隨后旋涂到玻璃板上。
接下來，用O2-等離子體來處理該涂層幾分鐘。在該涂層的頂部旋涂第二涂層。所述第二涂層包括與用于第一涂層相同的涂層液體。
最終的涂層具有5.3μm的厚度，具有在紅色規(guī)范內(nèi)的色點。涂層的透射性是17.1％。
權(quán)利要求
1.一種電燈，其包括容納光源(2)的透光的燈泡(1)，其中，該燈泡(1)的至少一部分涂覆有吸收光的涂層(3)，該吸收光的涂層包括結(jié)合在溶膠-凝膠基體中的穩(wěn)定的顏料，其特征在于使用了氨基硅烷，以便穩(wěn)定這些顏料。
2.如權(quán)利要求1所述的電燈，其特征在于二甲基氨基丙基硅烷用作穩(wěn)定劑。
3.如權(quán)利要求1所述的電燈，其特征在于(N，N-二甲基氨基丙基)三甲氧基硅烷或者(N，N-二甲基氨基丙基)三乙氧基硅烷用作穩(wěn)定劑。
4.如權(quán)利要求1-3中的一項或者幾項所述的電燈，其特征在于吸收光的涂層(3)的厚度tc是tc≥1.5μm。
5.如權(quán)利要求1或者3所述的電燈，其特征在于吸收光的涂層(3)的厚度tc是tc≥4μm。
6.如權(quán)利要求1所述的電燈，其特征在于該顏料無機顏料。
7.如權(quán)利要求6所述的電燈，其特征在于該顏料從包括氧化鐵、摻雜磷的氧化鐵、氧化鋅鐵、鋁酸鈷、氧化釹、釩酸鉍、硅酸鋯鐠或者它們的混合物的組中選擇。
8.一種涂覆有吸收光的涂層(3)的燈泡(1)，該吸收光的涂層(3)包括結(jié)合在溶膠-凝膠基體中的穩(wěn)定的顏料，其特征在于使用了氨基硅烷，以便穩(wěn)定這些顏料，如權(quán)利要求1-8中的任何一項所述。
9.一種制備吸收光的涂層的方法，該吸收光的涂層要被應(yīng)用到電燈的燈泡，如前面的權(quán)利要求中的任何一項所述，所述方法至少包括的步驟為通過用包含酒精的液體來混合所述顏料來制備顏料分散體，且添加氨基硅烷，以便穩(wěn)定顏料；制備包括經(jīng)歷溶膠-凝膠處理的硅烷的水解混合物；以及混合顏料分散體和水解混合物。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于該包含酒精的液體包括水/乙醇混合物。
全文摘要
公開了一種電燈，其包括容納光源(2)的透光的燈泡(1)。該燈泡(1)的至少一部分涂覆有吸收光的涂層(3)，該吸收光的涂層包括結(jié)合在溶膠－凝膠基體中的穩(wěn)定的顏料。為了穩(wěn)定這些顏料，使用了氨基硅烷。而且，公開了一種適用于電燈的燈泡(1)，以及一種制備要被應(yīng)用到電燈的燈泡的吸收光的涂層的方法。
文檔編號H01K3/00GK1554108SQ02817873
公開日2004年12月8日 申請日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月13日
發(fā)明者M·R·博赫梅, T·A·P·M·科厄斯坦, M R 博赫梅, P M 科厄斯坦 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司