紅外反射膜在鹵鎢燈中的應用和設計(1)

傳統的燈源以白熾燈、鹵素燈為主，而這些燈源皆用鎢(Tungsten)絲作燈絲（Filament），所以會發出大量的紅外線（Infrared），這些光帶來大量的熱會引發人的不適，而大量的熱從燈源逸出，亦降低了熱效率，所以這裡我們使用紅外線反射膜來增加傳統的燈源的效能。
白熾燈
白熾燈是用黑體（BB：Black Bod）發熱，主要以鎢(Tungsten)絲（Filament），因為鎢有高熔點（3683K）及低蒸發率。只是白熾燈的大部分的光是紅外線（Infrared），鎢絲放熱比黑體稍微藍移（Blue Shift）即向短波長方向移，所以發光效率(Luminous Efficiency)比較高，而藍移也不影響演色性（CRI：Color Rending Index）。一般鎢絲都卷成螺旋形放在球形玻璃殼中，並充入不起反應的惰性氣體，例如氬氣（Ar）及少數氮氣(Nitrogen)，而40W以下的白熾燈則多數是抽真空。因為白熾燈的大部分輻射光是紅外線，所以120V白熾燈的照明效率在2400K時約為81m/W，一般100W白熾燈只有7%的電功率轉變為可見光。白熾燈壽命衰減的主要原因是鎢絲蒸發，白熾燈的一般壽命約750~1000h，但是因為白熾燈價廉，所以被大量應用在住宅。

鎢絲鹵素燈（Tungsten Halogen Lamp）
為減少鎢絲蒸發率以增加其壽命及工作溫度，在燈泡中添加鹵素氣體做成的鎢絲鹵素燈（Tungsten Halogen Lamp）也頗為流行。鎢絲鹵素燈的原理是在化學反應時，鎢產生鹵化物從高溫燈絲擴散到冷玻璃殼壁上，由於這是一個可逆反應，所以同時鎢的鹵化物分解成鎢而反方向擴散在鎢絲上，結果鎢絲的分量沒有改變，因此溫度可以高達3450K。一般鎢絲鹵素燈均在高溫工作，燈泡也較小，用的是比較硬的玻璃殼，其壽命比鎢絲白熾燈要高兩倍。

在綠色照明中應用紅外反射膜可提高白熾燈、鹵鎢燈、反射鏡的效率；紅外反射膜可使用Au，Ag，Cu等金屬膜，這些金屬膜皆形成大量紅外光反射，但同時也會造成部份可見光無法穿透，降低光效率，亦會吸收紅外光，在玻璃燈罩形成高熱；優點是製程簡易，成本較低。
另外若使用SnO2，In2O3等半導體膜也有阻絕紅外光的效果，同時可見光穿透率高，但這些單層膜也有吸收紅外光而產生高熱的效應；比較理想的是用光學干涉原理的截止濾光片，目前商業常用有MgF2-ZnS膜系，Ti02–SiO2 膜系、Ta205–SiO2 膜系等介質多層膜；在鹵鎢燈石英玻殼外形成紅外反射膜可提高光效約l5％ ～2O％。

多層光學干涉膜在鹵鎢燈中的應用：

一般市售的鹵素燈大部份為圓柱狀，在其上要採用傳統的PVD或IAD光學鍍膜，有事實上的困難，採用Sol-Gel的浸鍍方式，在膜層厚度的控制上不易達到精準的目標，往往和原來的光學設計相差極遠，所以多層光學膜的設計比較常用在具有反射罩的燈具上，工程師常在反光罩採用Cold mirror或在頂端採用紅外反射膜的設計；近來，亦出現 PICVD (Plasma Impulse CVD) 新技術可在不規則的形狀鍍多層膜，但不廣泛。