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光學工程
光學薄膜在電光源領域中的運用

作為現代光學的一個重要分支,光學薄膜是在光的波動理論及相關理論基礎上發展起來的。光學薄膜已廣泛應用于各種光學器件(如激光諧振腔、干涉濾波片、光學鏡頭等),它在電光源領域中的重要作用亦逐漸為人們所認識。 

一、單層膜系的應用 

1.作為紅外反射層 

在電光源中,單層膜系較早用于低壓納燈中。低壓納燈的電弧管的溫度必須保證在260OC才能使其可見光輸出最大。除了在內管與外泡殼之間抽成真空以防對流熱損耗外,還采用化學噴涂法在外泡內壁涂有氧化銦摻雜錫的薄膜。該薄膜能將紅外輻射反射回內管,并透可見光。在金鹵燈內管芯電極附近的涂層亦有類似作用。 

2.改變光源的分布 

其典型應用為熒光燈的定向照明,采用TiO2內涂層熒光燈管改變其原有的徑向對稱的光分布,以達到定向照明的目的,如反射式熒光燈、隙縫式熒光燈等。 

3.用于環保光源 

TiO2單層膜系對可見光透過率較高。此外,這層光學膜具有半導體的性質。在紫外線輻射下,內部空穴擴散到表面,可與吸附在其表面的羥基發生作用,形成活性極高的羥基基因,可分解其表面粘附的有機物、灰塵粒子,同時起到滅菌效果。采用這種薄層的燈只要少量的紫外線輻射,其環保作用較為顯著,可應用于室內照明及室外泛光照明,亦可應用于水處理、空氣凈化等環保領域。 

二、多層介質膜的應用 

單層介質膜選擇性地提高反射率,但使反射率的進一步提高則就該使用多層介質膜。對于λ/4膜系,只要用高、低折射率材料交替涂覆蓋于基底(玻璃),就可使反射率很大。兩種薄膜材料折射率相差越大,效果越好,多層介質膜主要應用于: 

1.節能光源 

鎢絲燈泡、燈管(白熾燈、鹵鎢燈)仍是目前室內照明的主要光源,其效率極低。采用多層介質膜可將部分紅外線反射回燈絲,重新加熱燈絲,以減少維持燈絲溫度所需的電力消耗,提高光效,達到節能效果。 

2.彩色光源 

多層介質膜選擇性反射可調整光源的光譜功率分布,以使光源的顏色適合需要。國內采用該技術研制了新汽車防霧燈。該技術可應用于彩色燈泡、驅蚊燈的生產。采用介質膜技術生產的彩色泡比用彩色玻璃或瓷漆獲得的顏色多,光效亦較高。 

3.冷光束光源 

在燈泡或燈具上涂上合適的干涉膜可除去紅外線減少對被照物的熱輻射,這種光源廣泛應用于影視、食品冷藏、博物館等領域的照明。 

光學薄膜在電光源中的應用已日漸廣泛,但就目前來說,仍處于初期階段。單層膜系應用較早,工藝日臻完善,這給多層膜系的研究開發積累了經驗。考慮經濟及效率等因素,多層膜系甚至電光源中的工業化、市場化應用尚需進一步研究開發。我們相信,隨著相關材料的不斷涌現、精密設備的應用以及新工藝的應用研究,光學薄膜技術的應用必將為電光源行業的發展注入新的活力。


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