專利名稱：：引入高溫陶瓷復(fù)合物和氣相用于選擇性發(fā)射的光源的制作方法引入高溫陶瓷復(fù)合物和氣相用于選擇性發(fā)射的光源發(fā)明背景本發(fā)明總體上涉及用于選擇性發(fā)射輻射的陶瓷復(fù)合物以及相關(guān)光源和系統(tǒng)。目前可從市場上獲得多種類型的照明裝置包括白熾燈、放電燈例如高密度放電(HID)燈和熒光燈，以及固態(tài)裝置例如發(fā)光二極管(LED)和有機LED(OLED)。每種裝置根據(jù)其應(yīng)用各自具有一定的優(yōu)點和缺點。例如，鴒絲白熾燈用于室內(nèi)外照明系統(tǒng)具有眾多優(yōu)點。這些優(yōu)點包括使用簡便、顏色怡人、起動迅速、光度可調(diào)以及成本低廉，更不必說非常大的安裝基礎(chǔ)。然而，由于白熾燈的大量輸入能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?^普以外的輻射，因而白熾燈往往具有低的能量效率(例如，對于額定電壓為120伏(120V)以及額定壽命為750小時的100瓦(100W)的燈，能量效率的量級為17流明每瓦特(LPW))。具體地，供給白熾燈的能量中僅有約百分之九(9%)的能量以可見光形式輻射，其余的能量以余熱形式輻射。盡管白熾燈具有許多固有的優(yōu)點，但如果其效率不能夠提高，則其市場份額將不斷輸給具有效率優(yōu)勢的緊湊型焚光燈，盡管將在顏色、光度可調(diào)性以及取得成本方面付出代價。已提出的一種改善白熾燈效率的可行方法是通過使用光子晶體來改變或者抑制在截止波長以上的熱輻射。然而，所提出的所有這種光子晶體設(shè)計均受限于包括所用材料和點陣結(jié)構(gòu)以及由此產(chǎn)生的效率在內(nèi)的一種或多種因素。例如，在授予SandiaCorporation的美國專利No.6,768,256中(此后稱'256號專利)，描述了一種光子晶體光源，據(jù)稱該光源產(chǎn)生增強的可見和紅外波長光發(fā)射(例如提高的光子態(tài)密度)。在'256號專利中，利用交替的鎢棒層將光子晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)造成堆疊固有不穩(wěn)定的木堆(logpile)設(shè)計，試圖形成光子帶隙。盡管報導(dǎo)了增強的光發(fā)射，但鎢棒之間的間隙在2.8pm(棒寬為1.2pm時)~4.2pm(棒寬為0.85|am時)的范圍內(nèi)。由此導(dǎo)致容許能帶的帶邊出現(xiàn)在大于4)im之處，從而產(chǎn)生極小的效率提高。為了使這種鎢棒木堆設(shè)計產(chǎn)生適于照明裝置如白熾燈的帶隙，點陣間隙需為約400nm。然而，在如此小的尺度下，400nm的鎢棒在經(jīng)受一般的白熾環(huán)境溫度(例如，大于或等于1700Kelvin)僅2小時便會變得極為不穩(wěn)定。圖l(A-C)示例分別經(jīng)受300Kelvin、1500Kelvin和1700Kelvin2小時的400nm鴒棒的實例。參考圖l(A-C)可容易地看出，隨著溫度升高，棒中的晶粒尺寸增大接近特征尺寸，從而導(dǎo)致棒變得不穩(wěn)定。同樣地，其他機制例如Raleigh不穩(wěn)定性可導(dǎo)致圓棒球化為液滴，從而使該結(jié)構(gòu)在高溫下不穩(wěn)定。因而，盡管現(xiàn)有技術(shù)可能提出改善白熾燈效率的方法，但所有此類改善方法均未教導(dǎo)具有合適的尺度且預(yù)期在1700Kelvin以上在更長的一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定的材料和結(jié)構(gòu)組合。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個方面，光源包括基座；連接在基座上的透光封殼；設(shè)置在透光封殼內(nèi)的組合物；和容納在封殼內(nèi)的氣相，該氣相用于抑制組合物在大于約2000Kelvin的工作溫度下的蒸發(fā)。所述組合物包括第一區(qū)域和第二區(qū)域并且可操作地抑制或反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，光源包括基座；連接在基座上的透光封殼；連接在基座上的基底；涂覆在基底上的涂層；和容納在封殼中的氣相，包括第一區(qū)域和分散在第一區(qū)域中的第二區(qū)域，使第一區(qū)域和第二區(qū)域保持約100nm-約1000nm的分布周期。此外，所述涂層可操作地抑制或反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，光源包括基座；連接在基座上的透光封殼；連接在基座上的基底；涂覆在基底或透光封殼上的涂層。所述涂層包括第一區(qū)域，該第一區(qū)域包含選自HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC、HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN、Hffi2、TaB2、ZrB2、W2B、Hf02、Zr02、C以及其中兩種或更多種的組合中的材料。所述涂層還包括分散在第一區(qū)域中的第二區(qū)域，該第二區(qū)域包含氣相。參考附圖閱讀以下詳細說明時，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢，在附圖中相同的標(biāo)記始終表示相同的部分，其中圖1示例經(jīng)受300Kelvin、1500Kelvin和1700Kelvin的鵠棒的實例;圖2示例根據(jù)本發(fā)明一種實施方案的高溫陶瓷復(fù)合物的兩個^"應(yīng)視圖；圖3示意具有蛋白石點陣結(jié)構(gòu)的陶瓷復(fù)合物的一種實施方案；圖4示意具有蛋白石點陣結(jié)構(gòu)的陶瓷復(fù)合物的替換性實施方案；圖5示意具有反蛋白石點陣結(jié)構(gòu)的陶瓷復(fù)合物的一種實施方案；圖6為示例涂層形式的選擇性發(fā)射陶瓷復(fù)合物的一種實施方案的分解圖；圖7示例包括根據(jù)本發(fā)明一種實施方案配置為發(fā)射體的陶瓷復(fù)合物的白熾燈；圖8示例包括根據(jù)本發(fā)明另一實施方案配置為濾波體的陶瓷復(fù)合物的白熾燈；圖9示例包括配置為濾波體的陶瓷復(fù)合物的白熾燈的替換性實施方案；以及圖IO為圖7所示白熾燈的操作方法的一種實施方案的流程圖。具體實施方式根據(jù)本發(fā)明的一種或多種實施方案，在本申請中對組合物、涂層、制品、光源以及相關(guān)方法進行說明。在以下說明中，闡述大量具體細節(jié)以提供對本發(fā)明各種實施方案的全面理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)本發(fā)明的實施方案，本發(fā)明不限于所述實施方案并且可通過各種替換性實施方案實現(xiàn)。另外，沒有對公知的方法、步驟和部分進行詳述。此外，可將各種操作描述為以有助于理解本發(fā)明實施方案的方式進行的多個具體步驟。然而，描述的順序不應(yīng)解釋為暗示這些操作需要以所示順序進行或者甚至解釋為暗示這些操作取決于順序。此外，反復(fù)使用的表達"在一種實施方案中"不必表示同一實施方案，盡管可能是同一實施方案。最后，本申請中使用的術(shù)語"包括"、"包含"、"具有"等意義相同并解釋為開放式，除非另有規(guī)定。本發(fā)明的實施方案包括高溫穩(wěn)定的陶瓷復(fù)合材料(此后稱為"陶瓷復(fù)合物")，所述陶資復(fù)合物用于選擇性反射相應(yīng)于至少一種非可見輻射波長(例如紫外和紅外)范圍的光子和選捧性發(fā)射或透射相應(yīng)于至少一種可見輻射波長范圍的光子。由于陶瓷復(fù)合物選擇性發(fā)射或透射可見輻射，同時選擇性反射另外以余熱形式輻射的非可見輻射，因而可使獲得相同流明輸出所需的功率輸入量減少。進而可使引入陶瓷復(fù)合材料的系統(tǒng)的效率提高。此外，至少部分地根據(jù)形成本文所述陶瓷復(fù)合物的復(fù)合結(jié)構(gòu)和材料組合，將陶瓷復(fù)合物設(shè)計為在高溫下(如大于約2000Kelvin且優(yōu)選大于約2300Kelvin)保持穩(wěn)定。因而可與現(xiàn)有技術(shù)形成明顯差異，現(xiàn)有技術(shù)僅僅教導(dǎo)使用在所述溫度下具有固有不穩(wěn)定性的材料和結(jié)構(gòu)。如上所述并根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，將陶瓷復(fù)合物設(shè)計為在高溫下(例如大于約2000Kelvin且優(yōu)選大于約2300Kelvin)保持穩(wěn)定。如果陶瓷復(fù)合物在額定的設(shè)計壽命內(nèi)經(jīng)受所述高溫沒有使性能明顯劣化(例如由于蒸發(fā))，則可認(rèn)為該陶瓷復(fù)合物是"穩(wěn)定的"。陶瓷復(fù)合物的額定設(shè)計壽命可取決于該陶瓷復(fù)合物的應(yīng)用。例如，在照明應(yīng)用中，可能期望陶瓷復(fù)合物的設(shè)計壽命從小到10小時至大到超過1000小時。例如在白熾燈應(yīng)用中，合理的設(shè)計壽命可以是大于約100小時的任意時間長度并優(yōu)選大于約750小時，這與現(xiàn)有白熾燈的性能相當(dāng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，陶瓷復(fù)合物的選擇性光子反射和選擇性光子發(fā)射或透射取決于陶瓷復(fù)合物結(jié)構(gòu)中采用的組成材料之間的結(jié)構(gòu)和材料關(guān)系。在一種實施方案中，可根據(jù)各陶瓷復(fù)合材料的介電性能及其在陶瓷復(fù)合物中的相對分布確定被陶瓷復(fù)合物反射、發(fā)射或透射的輻射的波長。根據(jù)一種實施方案，陶瓷復(fù)合物可包括呈現(xiàn)金屬性的第一材料和呈現(xiàn)介電性的第二材料。通常，金屬性材料導(dǎo)電并且在它們的電子結(jié)構(gòu)特征中具有交疊的導(dǎo)帶和價帶，而介電體對于電流具有高阻抗。材料的介電常數(shù)通常說明材料對電磁波形成的電場的響應(yīng)，并且涉及電子從占滿電子態(tài)激發(fā)到未滿電子態(tài)的物理過程。材料的介電常數(shù)可用于判定某種具體材料呈現(xiàn)金屬性還是介電性。通常，材料的介電常數(shù)是包括"實部"和"虛部"的復(fù)數(shù)。"理想介電，，材料的介電常數(shù)(相對于介電常數(shù)等于1的真空)是大于或等于1的實常數(shù)。例如，Hf02和Zr02的介電常數(shù)具有約等于4的實部和約等于0的虛部。與之相對，"理想金屬"的介電常數(shù)取決于帶內(nèi)電子躍遷并可由Drude公式表征<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中COp為等離子體頻率，j=^，Y為材料的阻尼系數(shù)，co為入射電磁波的頻率。實際上，許多材料具有復(fù)雜的性質(zhì)，其中各自介電常數(shù)的實部和虛部取決于輻射的頻率和研究材料的溫度。因而，盡管許多材料不能夠稱為理想金屬或理想介電體，但這些材料仍可稱為性質(zhì)更像金屬(也可稱為"類金屬")或更像介電體。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，可基于根據(jù)Dmde公式確定的所關(guān)注材料的等離子體頻率((Dp)值，將材料稱為介電體或金屬(此處將金屬定義為包括類金屬材料)。根據(jù)一種實施方案，將具有使hcop(此處h等于普朗克常數(shù)除以2兀(即h/2兀))大于約3eV且優(yōu)選大于約4eV的等離子體頻率(cop)的材料稱為金屬。類似地，將具有使hcop小于約2eV且優(yōu)選小于約1eV的等離子體頻率(cop)的材料稱為介電體。在一種實施方案中，本文所述的陶瓷復(fù)合物包括稱為金屬的第一材料和稱為介電體的第二材料。表1示出了隨溫度變化的Dmde公式等離子體頻率估算值，該值根據(jù)形成陶瓷復(fù)合物的備選材料的電子能級結(jié)構(gòu)的第一性原理計算得到。如表所示，一些難熔金屬和過渡金屬氮化物、碳化物和硼化物陶資材料依據(jù)其介電常數(shù)(例如由它們的等離子體頻率((Op)表示)呈現(xiàn)強金屬性。相反，難熔金屬氧化物例如但不限于Hf02和Zr02呈現(xiàn)介電性，且具有使hcop約等于零eV(OeV)的cop。表1在T=300K和T=2500K時金屬和類金屬陶瓷的Dmde參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在一種實施方案中，如本文所述的選擇性發(fā)射陶覺復(fù)合物可包括第一材料的納米粒子有序陣列，該第一材料按照確定的分布周期分散在熱力學(xué)相容的陶瓷基體內(nèi)。在本說明書中，術(shù)語"陶瓷基體"意指通過在兩種或更多種物質(zhì)之間加熱或者加熱并加壓形成的固體化合物，其中至少一種物質(zhì)為非金屬。在替換性實施方案中，陶瓷復(fù)合物可包括按照確定的分布周期分散在陶瓷基體內(nèi)的球形納米孔洞有序陣列。在一種實施方案中，根據(jù)所需的陶瓷復(fù)合物的工作特性，納米孔洞可包含氣相(此處術(shù)語"氣相"定義為包括真空)。本文使用的術(shù)語"納米粒子"和"納米孔洞"分別指測量直徑小于500nm的粒子(固相或液相)或孔洞。在一種實施方案中，本文所述的納米粒子可具有約60nm-約350nm的直徑。在一種實施方案中，納米孔洞可具有約300nm-約500nm的直徑。另夕卜，在本文所述的陶資復(fù)合物的概念內(nèi)，大量使用術(shù)語"分散"來表示納米粒子或納米孔洞以一定間距放置、定位或形成在陶瓷基體內(nèi)。此外，術(shù)語"分布周期"意指各分散納米粒子或納米孔洞陣列之間中心-中心的間隔距離。對于本文提供的分布周期的具體數(shù)值，可假定誤差范圍為±10%。圖2示例根據(jù)本發(fā)明一種實施方案的高溫陶瓷復(fù)合物的兩個相應(yīng)的截面圖。圖2所示陶資復(fù)合物IO—般表示蛋白石點陣結(jié)構(gòu)和反蛋白石點陣結(jié)構(gòu)兩者(以下對兩者進行更詳細地說明)。在圖2示例的實施方案中，陶瓷復(fù)合物10包括第一區(qū)域12和第二區(qū)域14。應(yīng)當(dāng)注意的是，在一些情況下，區(qū)域14的示例尺寸與區(qū)域12的示例尺寸可能未按照比例。在一種實施方案中，第一區(qū)域12可包含固相物質(zhì)，而第二區(qū)域14可包含固相、液相或氣相物質(zhì)。在一種實施方案中，第二區(qū)域14例如可分散在第一區(qū)域12中以保持約100nm-約1000nm的分布周期。在一種實施方案中，第一區(qū)域12和第二區(qū)域14保持約350nm的分布周期。第一區(qū)域12和第二區(qū)域14可分別包含第一材料和第二材料，選擇并構(gòu)造所述第一材料和第二材料，使得在加熱時陶資復(fù)合物10可操作地反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子。此外，還可選擇并構(gòu)造與第一區(qū)域12和第二區(qū)域14相關(guān)的材料，從而在大于約2000K的溫度下，優(yōu)選在大于2300K的溫度下，在至少約IO小時，甚至高達或超過約750小時的持續(xù)時間內(nèi)，選擇性反射、發(fā)射或透射光子。根據(jù)各種實施方案，陶瓷復(fù)合物10的第一區(qū)域12和第二區(qū)域14可各自由一種或多種陶瓷材料占據(jù)，所述陶瓷材料由過渡金屬的碳化物、氮化物、硼化物或氧化物形成，包括但不限于HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC、HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN、Hffi2、TaB2、ZrB2、W2B、Hf02以及Zr02。如本申請所用并且除非另外指出，過渡金屬是指元素周期表中第3族至第12族(即d區(qū))元素。根據(jù)陶瓷復(fù)合物的第一結(jié)構(gòu)布置，陶瓷復(fù)合物10的第一區(qū)域12可由介電體占據(jù)，第二區(qū)域14可由金屬或類金屬陶瓷占據(jù)。在本說明書中，介電體包括但不限于碳(C)和過渡金屬氧化物例如Hf02和Zr02。類似地，在本說明書中，類金屬陶覺包括但不限于HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC、HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN、Hffi2、TaB2、ZrB2、W2B。在更具體的實施方案中，第一區(qū)域12可由介電體例如碳或過渡金屬氧化物占據(jù)，第二區(qū)域14可由一種或多種過渡金屬(包括^(旦不限于W、Os、Re、Mo、Au、Ta和Nb)占據(jù)或由一種或多種類金屬陶乾(包括但不限于HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC、HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN、Hffi2、TaB2、ZrB2和W2B)占據(jù)。根據(jù)陶瓷復(fù)合物10的第二結(jié)構(gòu)布置，第一區(qū)域12可由金屬或類金屬陶瓷占據(jù)，第二區(qū)域14可由介電體占據(jù)。在一種實施方案中，第二區(qū)域14可由球形納米孔洞陣列占據(jù)，所述納米孔洞分散在第一區(qū)域12內(nèi)或相對于第一區(qū)域12分散以發(fā)揮介電體的作用。在一種實施方案中，第一區(qū)域12可由一種或多種金屬或類金屬陶瓷材料形成，所述類金屬陶瓷材料包括但不限于HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC、HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN、HfB2、TaB2、ZrB2和W2B。納米孔洞還可包含氣相例如真空或空氣，或額外的填充氣體以進一步限定以下將進一步詳細說明的陶瓷復(fù)合物10的性能。根據(jù)再一種結(jié)構(gòu)布置，陶瓷復(fù)合物10可構(gòu)造為棒點陣(rodlattice)結(jié)構(gòu)形式，所述棒點陣結(jié)構(gòu)由均勻間隔的上述棒狀(例如，其中棒的長度明顯大于相應(yīng)的寬度或高度)金屬或類金屬材料列的交替層形成。在一種實施方案中，所述棒可被上述介電體按照確定的分布周期隔開。圖3示意具有蛋白石點陣結(jié)構(gòu)的陶瓷復(fù)合物26的一種實施方案，其中術(shù)語"蛋白石點陣"可指密排球點陣(close-packedballlattice)。在示例性實施方案中，陶瓷復(fù)合物26可通過組裝球狀復(fù)合物粒子21陣列形成蛋白石點陣。各復(fù)合物粒子21可由被介電體22包覆或包圍的第一材料核芯納米粒子24形成。在一種實施方案中，核芯納米粒子24可表示金屬或類金屬材料(例如，可由材料的等離子體頻率決定)。由于陶瓷復(fù)合物26內(nèi)的點陣間隙是復(fù)合物粒子21尺寸的函數(shù)，因而可設(shè)定核芯納米粒子24和介電體22的尺寸以獲得所需的點陣特性。在一種實施方案中，核芯納米粒子可具有約60nm-約350nm的直徑，介電體22可具有一定的尺寸范圍，以使復(fù)合物粒子21的直徑為約300nm-約500nm。在一種實施方案中，可通過首先組裝復(fù)合物粒子21并隨后燒結(jié)復(fù)合物粒子組合體，使復(fù)合物顆粒21形成整體燒結(jié)的陶瓷復(fù)合物26。在一種實施方案中，復(fù)合物粒子21可直接組裝在基底例如所示加熱元件25上。如以下進一步說明的，盡管在一些實施方案中，新的陶瓷復(fù)合物可涂覆或組裝在基底或加熱元件上，但可預(yù)見陶瓷復(fù)合物能夠在沒有下面的基底或加熱元件的情況下發(fā)射。在這種情況下，例如，可通過直接通電流或者采用感應(yīng)加熱技術(shù)加熱陶瓷復(fù)合物。圖4示意具有蛋白石點陣結(jié)構(gòu)的陶瓷復(fù)合物的替換性實施方案。在圖4中，將具有第一介電常數(shù)的第一材料納米粒子34與具有第二介電常數(shù)的第二材料納米粒子32組合，然后組裝在基底或加熱元件(例如加熱元件35)上，從而形成所示的點陣結(jié)構(gòu)。在一種實施方案中，第一材料納米粒子34可表示一種或多種金屬或類金屬材料，第二材料納米粒子32表示一種或多種介電體。在一種實施方案中，圖3的介電體22和圖4的納米粒子32可表示過渡金屬的碳化物、氮化物、硼化物、氧化物或它們的組合。與之相對，圖3的納米粒子24和圖4的納米粒子34可表示過渡金屬，包括但不限于W、Os、Re、Mo、Au、Ta、Nb、C、Hf、Zr及其組合。在更具體的實施方案中，介電體22和圖4的納米粒子32可表示陶瓷材料，包括但不限于C、Zr02和Hf02，圖3的納米粒子24和圖4的納米粒子34可表示W(wǎng)、Os、Re、Mo、Au或它們的組合。圖5示意具有反蛋白石點陣結(jié)構(gòu)的陶瓷復(fù)合物的一種實施方案。為了形成反蛋白石結(jié)構(gòu)，可首先將介電納米粒子44組裝在基底或加熱元件(例如加熱元件45)上以形成點陣結(jié)構(gòu)40(圖5A)。在一種實施方案中，介電納米粒子44包括二氧化硅(Si02)納米粒子?？赏ㄟ^一種或多種已知的或開發(fā)用于組裝納米粒子的組裝技術(shù)組裝介電納米粒子44。例如，適于組裝介電納米粒子44的組裝技術(shù)可包括但不限于蒸發(fā)、電泳以及Langmuir-Blodgett技術(shù)。在一種實施方案中，可在介電納米粒子44周圍形成介電殼44a,以在介電納米粒子44之間提供額外的接觸，從而有利于納米粒子的橋接(圖5B)。在一種實施方案中，可在二氧化硅納米粒子44上形成二氧化硅殼。組裝之后，可采用一種或多種方法例如化學(xué)氣相沉積(CVD)或電鍍，將金屬或類金屬材料42或?qū)⒁D(zhuǎn)化為類金屬材料的前體浸在介電納米粒子44周圍(圖5C)。在使用前體例如金屬鵠的情況下，可采用含碳氣體例如曱烷通過高溫滲碳將金屬鴿轉(zhuǎn)化為WC或W2C陶瓷。還可以相同的方式，通過氮化或碳化母體金屬制得用作前體的氮化物、碳化物和其他難熔化合物。在金屬或類金屬材料42形成之后，可通過腐蝕或其他方法除去介電納米粒子44,以在金屬或類金屬材料42內(nèi)形成納米孔洞，從而形成反蛋白石點陣。在一種實施方案中，可在二氧化硅納米粒子44之間形成橋47(例如通過CVD或燒結(jié)X圖5D)。在一種實施方案中，如本文所述的選擇性發(fā)射陶瓷復(fù)合物可配置為能夠用于各種高溫應(yīng)用的組合物或涂層。在一個非限制性實例中，陶瓷復(fù)合物可用于例如與白熾燈相關(guān)的高溫照明應(yīng)用。圖6-9示例選擇性發(fā)射陶瓷復(fù)合物如何用于特定照明應(yīng)用的各種非限制性實例。圖6是示例涂層形式的選擇性發(fā)射陶瓷復(fù)合物的一種實施方案的分解圖。如圖所示，陶資復(fù)合物60可涂覆在加熱元件65上。在非限制性實例中，加熱元件65可表示由例如但不限于碳、鴒、鋨、錸和鉬等材料形成的例如棒狀物、線圏或條狀物。如該分解圖所示，陶瓷復(fù)合物60可包括陶乾基體62形式的介電體和金屬或類金屬納米粒子64?；蛘?，陶資復(fù)合物60可包括類金屬陶瓷基體62和取代納米粒子64的納米孔洞。陶瓷基體62和納米粒子64之間的相交部分限定粒子-陶瓷界面67,陶瓷基體62和加熱元件65之間的相交部分限定陶覺-加熱元件界面63。在一種實施方案中，可配置陶瓷復(fù)合物60,使得在使用過程中在額定壽命內(nèi)陶瓷復(fù)合物60厚度(66)的減小沒有達到導(dǎo)致陶瓷復(fù)合物60性能劣化的量。在一種實施方案中，配置陶瓷復(fù)合物60,使得在被加熱到大于約2000Kelvin的溫度，優(yōu)選被加熱到大于約2300Kelvin的溫度時，在至少約10小時內(nèi)，優(yōu)選在至少約100小時內(nèi)，更優(yōu)選在至少約750小時內(nèi)，陶乾復(fù)合物沒有劣化。術(shù)語陶瓷復(fù)合物60的"厚度"在本文中定義為沿垂直于加熱元件65的方向從陶瓷-力。熱元件界面63到發(fā)射表面69測量的距離。在一種實施方案中，陶瓷復(fù)合物的厚度可介于約3層至30層之間，其中所述層由納米粒子或納米孔洞的直徑限定。例如，分布周期為約350nm且厚度為約IO層的陶覺復(fù)合物可形成總測量厚度為約3nm的陶覺復(fù)合物。在一種實施方案中，陶瓷復(fù)合物可涂覆在直徑或測量截面為約25pm-約75(am的力口熱元件上。根據(jù)一種或多種實施方案，本發(fā)明的陶瓷復(fù)合物可配置為發(fā)射體或者濾光體。配置為發(fā)射體時，陶瓷復(fù)合物在加熱時可整體上或部分地發(fā)揮光子發(fā)射作用(即具有發(fā)射性)。如上所述，可直接加熱陶瓷復(fù)合物或通過對下面的加熱元件通電流加熱陶瓷復(fù)合物。如果陶資復(fù)合物具有發(fā)射性，則通常期望在可見輻射波長范圍內(nèi)具有高的發(fā)射率并且在紅外輻射波長范圍內(nèi)具有低的發(fā)射率。配置為濾光體時，可使陶覺復(fù)合物與加熱元件隔開，以選擇性反射加熱元件發(fā)出的紅外輻射并透射加熱元件發(fā)出的可見輻射。通過將紅外能量重新反射到加熱元件上，可增加到達加熱元件的熱通量，從而降低獲得相同流明輸出所需的輸入能量(例如電壓和電流)。圖7示例包括根據(jù)本發(fā)明一種實施方案配置為發(fā)射體的陶t:復(fù)合物的白熾燈。如圖7所示，白熾燈70可包括基座72、連接在基座上的透光封殼73、連接在基座72上的發(fā)射結(jié)構(gòu)體71?；?2是燈用于電接觸的位置，因而可由任意導(dǎo)電材料例如銅或鋁制成。透光封殼73可由玻璃制成并可具有任意形狀和光潔度。發(fā)射結(jié)構(gòu)體71連接在基座上并可包括加熱元件75(也稱作燈絲)、引線76、支撐線(supportwire)78和芯柱夾(stempress)74。引線76將電流乂人基座72輸送至加熱元件75。從基座72到芯柱夾74的引線76可由銅制成，從芯柱夾74到加熱元件75的引線76可由鎳或者鍍鎳的銅制成。芯柱夾74可以是基于玻璃的結(jié)構(gòu)件并原位夾持發(fā)射結(jié)構(gòu)件71。芯柱夾74可包括圍繞引線76的氣密密封件。為平衡膨脹系數(shù)，芯柱夾74還可包括銅套，引線76從該銅套中穿過。支撐線78用于支撐加熱元件75并例如可由鉬制成。加熱元件75可為直金屬線、線圈或螺線形線圈。在一種實施方案中，加熱元件75可表示包括一種或多種材料例如W、C、Os、Re、Mo、Ta和Nb的燈絲。繼續(xù)參考圖7，加熱元件75可包括陶瓷復(fù)合物，該陶瓷復(fù)合物在大于約2000Kelvin,優(yōu)選在大于2300Kelvin的溫度下，在至少約10小時內(nèi)，優(yōu)選在至少100小時內(nèi)，更優(yōu)選在至少750小時內(nèi)可操作地反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子。該陶資復(fù)合物可包括第一材料和分散在第一材料中的第二材料，從而形成一種結(jié)構(gòu)，使得第一材料和第二材料保持約100nm-約1000nm的分布周期。在一種實施方案中，第一材料可選自包括碳以及過渡金屬碳化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硼化物、過渡金屬氧化物及其組合的介電體。第二材料可選自W、Os、Re、Mo、Au、Ta、Nb、C、Hf、Zr及其組合，或者選自包括HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC、HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN、Hffl2、TaB2、ZrB2、W2B及其組合的類金屬陶瓷。在替換性實施方案中，第一材料可選自金屬或包括過渡金屬碳化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硼化物及其組合的類金屬陶瓷，第二材料可選自包括碳和過渡金屬氧化物的介電體。在再一種實施方案中，第一材料可選自金屬或類金屬陶瓷，第二材料可表示氣相。在一種實施方案中，陶瓷復(fù)合物可直接形成在加熱元件75上。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，透光封殼73內(nèi)可保持真空。如果認(rèn)為涂覆在加熱元件75上或者作為加熱元件75的陶乾復(fù)合物的蒸發(fā)速率對于所需壽命而言過大，則可在透光封殼73中加入額外的氣相(也可稱作填充氣體)。在一種實施方案中，可選擇燈用填充氣體以穩(wěn)定燈的運行，從而提高燈的額定壽命。在包括介電陶瓷基體和金屬的陶瓷復(fù)合物涂層中，可選擇陶瓷基體和填充氣體組合物的組合，以使主蒸發(fā)物質(zhì)的分壓低并且陶瓷復(fù)合物涂層的蒸發(fā)在設(shè)計壽命內(nèi)沒有危及涂層的保持性。圖8示例包括根據(jù)本發(fā)明另一實施方案配置為濾光體的陶瓷復(fù)合物的白熾燈。白熾燈80與圖7的白熾燈70基本相同，但圖8的白熾燈80包括與加熱元件85隔開并光學(xué)對準(zhǔn)的陶覺復(fù)合物87。通過這種濾光體配置，可將紅外能量重新反射到加熱元件上，同時允許可見光透過。因而，可見光輸出的產(chǎn)生主要源于由下面的加熱元件發(fā)出并隨后被陶瓷復(fù)合物過濾的發(fā)射。在一種實施方案中，陶瓷復(fù)合物可操作地選擇性地反射來自發(fā)射體的紅外輻射，同時選擇性地透過或透射可見輻射。圖9示例包括配置為濾光體的陶瓷復(fù)合物的白熾燈的替換性實施方案。白熾燈90同樣與圖7的白熾燈70類似，但圖9的白熾燈90包括涂覆在透光封殼93內(nèi)表面的陶瓷復(fù)合物濾光體97。該濾光體將紅外輻射重新反射到白熾燈的加熱元件95上并僅僅選擇性透過可見光。圖IO是示例圖7所示白熾燈的操作方法的一種實施方案的流程圖。在方框1002中，對具有涂層加熱元件的光源(例如白熾燈70)通電流，其中涂層加熱元件包括第一材料和分散在第一材料內(nèi)的第二材料，從而形成一種結(jié)構(gòu)，使得第一材料和第二材料保持約100nm-約1000nm的分布周期。在方框1004中，將加熱元件加熱至大于2000Kelvin，優(yōu)選加熱至大于2300Kelvin，從而在至少約10小時內(nèi)，優(yōu)選在至少約750小時內(nèi)，發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子并反射波長大于約700nm的光子。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，本文僅說明了唯——組材料篩選準(zhǔn)則和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，用于判定制備高溫穩(wěn)定的選擇性發(fā)射陶瓷復(fù)合物的材料組合和結(jié)構(gòu)布置。更具體地，為了使陶瓷復(fù)合物在經(jīng)受至少2000Kelvin,優(yōu)選至少2300Kelvin的溫度的同時，在超過約10小時(甚至高達或超過750小時)的時間內(nèi)，提供所需的至少為20LPW的流明效率，按照以下標(biāo)準(zhǔn)對備選材料進行篩選。盡管以下說明參考圖6，但本文所述的材料篩選準(zhǔn)則和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)理解為僅限于陶瓷復(fù)合物涂層，而是能夠等價應(yīng)用于所有陶瓷復(fù)合物實施方案，對圖6的參考僅僅是示例性的。再次參考圖6，可以確定的是陶資基體62應(yīng)與納米粒子64(例如在粒子-陶瓷界面67)和下面的加熱元件65(例如在陶瓷-加熱元件界面63)化學(xué)相容。此外，陶瓷復(fù)合物60在高溫環(huán)境中應(yīng)具有足夠低的蒸發(fā)速率，使得在白熾燈氣氛中使用時歷經(jīng)所需的設(shè)計壽命后陶瓷復(fù)合物10(無論其為何種形式)大部分基本保持完整。在一種實施方案中，設(shè)計壽命為至少10小時，優(yōu)選為至少100小時，更優(yōu)選為至少約750小時。此外，陶乾復(fù)合物60的組成材料的介電常數(shù)應(yīng)具有明顯差異，以選擇性反射在至少一種非可見光波長范圍內(nèi)的光子并選擇性發(fā)射或透射在至少一種可見光波長范圍內(nèi)的光子。例如，根據(jù)一種實施方案，如果選擇陶瓷復(fù)合物60的最大允許蒸發(fā)速率，使得在給定的設(shè)計壽命內(nèi)允許不大于10%的陶瓷復(fù)合物60蒸發(fā)，則在2300K時超過設(shè)計壽命的陶瓷基體62蒸發(fā)壽命可由公式[l]表示:P陶瓷=7.7619x10—M陶瓷■4公式[i]其中p陶*為陶瓷基體62的質(zhì)量密度(g'cm,,M陶免為陶瓷基體62的摩爾質(zhì)量(g'mole")，p、atm)是在所關(guān)注的溫度時主蒸發(fā)物質(zhì)的平衡蒸汽壓。例如，假設(shè)初始化學(xué)計量為TaQ.513C。.487的碳化鉭為備選的陶資基體。其密度卩陶充=14.3§.^11-3,摩爾質(zhì)量M陶fl92.95.9g'mole-'，且最易蒸發(fā)的物質(zhì)Ta在燈絲溫度為2300K時的蒸汽壓為p*Ta=5.0xl(T13atm。因此，在2300K時厚度為3pm的Ta。.5nQ).487涂層損耗10。/。的預(yù)計時間(t)為1.15xl(f小時。由于1.15xl0、J、時遠大于目前所需的壽命750小時，因而，就該使用壽命內(nèi)的耐蒸發(fā)性而言，可認(rèn)為Ta。.513C().487是合適的陶瓷基體。此外，對于相同的備選陶瓷基體，在2500K時達到10%的涂層損失所用的等價預(yù)計時間為3.62xl()5小時，也遠大于750小時。對于備選陶瓷基體在基本為惰性的填充氣氛下(例如由白熾燈提供的氣氛)蒸發(fā)速率過高的一些情況，可通過向填充氣體中添加少量具有降低主蒸發(fā)物質(zhì)蒸汽壓p乍用的氣態(tài)物質(zhì)，來降低蒸發(fā)速率。適量添加具有穩(wěn)定作用的物質(zhì)使根據(jù)公式[l]的蒸發(fā)壽命延長，并使該陶瓷基體成為用于陶瓷復(fù)合物60的合適備選材料。在另一實例中，氮化鉿(HfN)的密度為p^=13.8g.cm-3，摩爾質(zhì)量為M^fWZ.Sg.mole-1,最易蒸發(fā)的物質(zhì)Hf(g)在加熱元件溫度為2300K時蒸汽壓為pV產(chǎn)8.2x10-8atm。在2300K時，在惰性氣氛(例如純Ar)下，厚度為3微米的HfN涂層損耗10%的預(yù)計時間為68小時。由于該時間遠小于目前所需的壽命750小時，因而，就所需壽命內(nèi)的耐蒸發(fā)性而言，不能夠認(rèn)為HfN是合適的陶瓷基體。在近大氣壓下，100W的A線白熾燈在工作時，其填充氣體組合物為95%的Ar和5%的N2。利用HfN涂層平衡該填充氣體，按照化學(xué)反應(yīng)(A)確定Hf(g)的蒸汽壓HfN=Hf(g)+l/2N2(g)(A)得到PH產(chǎn)7.4xlO"'atm。在含有5%N2的填充氣體中(相應(yīng)于38Torr的>42壓力)，厚度為3微米的HfN涂層損耗10°/。的預(yù)計時間為75577小時，根據(jù)公式[l]該時間遠大于目前所需的壽命750小時。在高瓦數(shù)白熾燈中一貫采用標(biāo)準(zhǔn)填充氣體，從而使HfN適合用于本文限定的陶瓷復(fù)合物的陶瓷基體。類似地，在加熱元件溫度為2500K時，在100%為Ar的填充氣體中，厚度為3微米的HfN涂層損耗10%的預(yù)計時間為4.5小時，在95%Ar和5%N2的填充氣體中該預(yù)計時間為1309小時。因此，基于目前所需的性能標(biāo)準(zhǔn)，在選l^合適的填充氣體組合物的情況下，可認(rèn)為HfN適合用于本文限定的陶瓷復(fù)合物的陶瓷基體?？墒褂贸鼳r以外的填充氣體或部分真空，只要N2氣壓足夠高，以根據(jù)反應(yīng)(A)使HfN涂層在至少750小時內(nèi)保持穩(wěn)定。在另一實例中，氧化鉿(Hf02)的密度為p陶f9.68g'cm-3，摩爾質(zhì)量為M喊=210.49g.mole"，最易蒸發(fā)的物質(zhì)HfO在燈絲溫度為2300K時蒸汽壓為p*Hf0=8.9xl(T9atm。因此，在2300K時厚度為3pm的Hf02涂層損耗10%的預(yù)計時間為402小時。由于402小時小于目前所需的壽命750小時，因而，就該額定壽命內(nèi)的耐蒸發(fā)性而言，通常不能夠認(rèn)為Hf02是合適的陶瓷基體。如果在填充氣體中添加少量如10ppm的氧氣O2(g)，則pVro的值由反應(yīng)(B)的平衡確定Hf02=HfO(g)+1/202(g)(B)得到P;ro=7.4xl(T12atm。Hf02的蒸發(fā)則由物質(zhì)HfO的蒸發(fā)控制，其中p*Hf02=2.0xl(T11atm。填充氣體中包括10ppm02，從而根據(jù)等式[l]使厚度為3pm的Hf02涂層損耗10%的預(yù)計時間增至1.29xl0、卜時。由于1.29xl()S小時遠大于目前所需的壽命750小時，因而可知通過對填充氣體組合物進行適當(dāng)?shù)匚⑿「淖?，在所述高溫環(huán)境下Hf02可成為適合用于陶瓷復(fù)合物的陶瓷基體。在加熱元件溫度為2500K時，厚度為3微米的Hf02涂層損耗10%的等價預(yù)計時間為1637小時。由于1637小時大于目前所需的壽命750小時，因而如果選擇適當(dāng)改變的填充氣體組合物，則可認(rèn)為Hf02適合用于陶瓷復(fù)合物的陶瓷基體。此外，在本申請中應(yīng)當(dāng)理解的是，在選定的燈絲溫度下，當(dāng)與內(nèi)含納米粒子64接觸時，陶瓷材料62應(yīng)保持化學(xué)穩(wěn)定。即陶瓷基體62不應(yīng)與納米粒子材料64進行交換反應(yīng)，陶瓷基體62也不應(yīng)固溶大量納米粒子材料64。例如，提出了包括Ta。.5,3C。.487陶瓷基體和Hf納米粒子的陶瓷復(fù)合物。Tao.5BCo.487和Hf之間可能發(fā)生的反應(yīng)為Ta0.513Co.487+0.513Hf=Hfo.513Q).487+0,513Ta(C)在2300K時該反應(yīng)的吉布斯能變值A(chǔ)G,經(jīng)計算為-37140J。由于化學(xué)反應(yīng)僅在吉布斯能變小于零時進行，因而在2300K時反應(yīng)(C)向右進行，并且可認(rèn)為TaQ.513Ca487與Hf就交換反應(yīng)(C)而言熱力學(xué)不相容。然而，Ta0513C().487與其他備選納米粒子單質(zhì)(包括但不限于Os、Re、Au)的反應(yīng)可產(chǎn)生為正值的AG,從而表明相應(yīng)的陶瓷材料/納米粒子組合在所關(guān)注的溫度下無條件地保持穩(wěn)定。在另一實例中，提出了包括HfN陶瓷基體和納米粒子W的陶瓷復(fù)合物。HfN與W之間可能發(fā)生的反應(yīng)為應(yīng)+2W=W2N+Hf(D)關(guān)于高溫材料相穩(wěn)定和熱力學(xué)性能的文獻指出鴒的氮化物是不穩(wěn)定的，因此反應(yīng)(D)以及類似于(D)將生成鴒的氮化物的任何其它反應(yīng)將不會發(fā)生。因而，可以預(yù)見，HfN陶資和W納米粒子的組合在所關(guān)注的溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的陶瓷復(fù)合物。除HfN之外，以上還描述了包括Hf02陶瓷基體和W納米粒子的陶瓷復(fù)合物。Hf02和W之間可能發(fā)生的反應(yīng)可由以下反應(yīng)(E)表示Hf02+W=W02+Hf(E)在2300K時該反應(yīng)的吉布斯能變值A(chǔ)G，經(jīng)計算為+519700J。由于化學(xué)反應(yīng)僅在吉布斯能變小于零時進行，因而就交換反應(yīng)(E)而言Hf02與W是相容的。由于反應(yīng)(E)的吉布斯能變值較大且為正值，因而預(yù)期W在Hf02中的固溶度低。因此，預(yù)期包括Hf02陶瓷材料和W納米粒子的體系在所關(guān)注的溫度范圍內(nèi)形成穩(wěn)定的陶瓷復(fù)合物涂層。此外，在本申請中應(yīng)當(dāng)理解的是，陶瓷材料62在設(shè)置在加熱元件上并與加熱元件接觸時應(yīng)保持化學(xué)穩(wěn)定。即陶瓷基體62不應(yīng)與加熱元件材料進4亍交換反應(yīng)，也不應(yīng)固溶大量加熱元件材津牛。例如，在2300K時W-Ta-C三元相圖的熱力學(xué)計算表明，備選陶瓷材料Tao^Q).487可能與W加熱元件部分地反應(yīng)，從而生成少量碳化物固溶體(Ta,W)2C和富W的(W,Ta)合金層。該預(yù)期反應(yīng)對W加熱元件上3|im的Ta0.513C。.487涂層可能造成不利影響或者可能不造成不利影響。根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)，Tao.5,3C。.487是可能用于本文限定的陶瓷復(fù)合物的陶瓷基體，但等級低于表現(xiàn)為基本不與下面的W加熱元件發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的備選陶瓷材料。根據(jù)以上反應(yīng)(A)所示表明HfN和W納米粒子化學(xué)相容的同一實例還表明HfN和W加熱元件化學(xué)相容。類似地，根據(jù)以上反應(yīng)(E)所示表明Hf02和W納米粒子化學(xué)相容的實例還表明按照本文披露的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)Hf02和W加熱元件化學(xué)相容。上述實例中示例的方法可用于確定備選材料體系是否適合用于改進的具有本申請教導(dǎo)的選擇性發(fā)射陶乾復(fù)合物的白熾燈。因而，根據(jù)如上所述本發(fā)明的一種實施方案，采用陶瓷復(fù)合物體系的白熾燈可包括基座、透光封殼、W加熱元件或燈絲、設(shè)置在加熱元件上包含HfN陶瓷和內(nèi)含W納米粒子的陶瓷復(fù)合物涂層。透光封殼可保持真空或容納填充氣體。在一種實施方案中，封殼中容納的填充氣體可包括惰性氣體，其中惰性氣體可包含至少約38Torr的N2。根據(jù)如上所述本發(fā)明的另一種實施方案，采用陶瓷復(fù)合物涂層的白熾燈可包括基座、透光封殼、W加熱元件或燈絲、設(shè)置在加熱元件上包含HfN陶瓷和內(nèi)含納米孔洞的陶瓷復(fù)合物涂層、以及容納在封殼內(nèi)并包含惰性氣體的填充氣體，其中惰性氣體可包含至少約38Torr的N2。根據(jù)如上所述本發(fā)明的再一種實施方案，采用選擇性發(fā)射陶瓷復(fù)合物的白熾燈可包括基座、透光封殼、W加熱元件或燈絲、設(shè)置在加熱元件上包含Hf02陶瓷和內(nèi)含W納米粒子的陶瓷復(fù)合物、以及包含惰性成分(如Ar)和10ppmO2的填充氣體。該填充氣相可在一定限度內(nèi)改變，例如通過添加N2以按照需要改變其導(dǎo)熱率和/或改變02濃度，同時就蒸發(fā)而言仍使陶瓷復(fù)合物涂層保持長壽命。前述實例旨在示例用于根據(jù)上述化學(xué)穩(wěn)定性要求判定備選材料的具體材料篩選方法。盡管上述實例利用一些假設(shè)來確定材料的相容性(例如，在2300k下工作時在所需的設(shè)計壽命內(nèi)應(yīng)使陶瓷復(fù)合物的蒸發(fā)不大于10%)，本文所示的技術(shù)是可擴展的并且不應(yīng)當(dāng)僅限于所述數(shù)值。同樣地，盡管僅對一些材料進行了詳細說明，但相關(guān)方法應(yīng)擴展地理解并可應(yīng)用于除所述材料以外的大量材料。特別地，盡管上述示例性方法假設(shè)加熱元件由鴒構(gòu)成，但由其他材料(例如但不限于碳、鋨、錸和鉬)構(gòu)成的加熱元件同樣可結(jié)合本文所述陶瓷基體復(fù)合物使用。實施例1在一個實施例中，制造了白熾燈。該白熾燈包括基座、涂覆有高溫發(fā)射陶瓷復(fù)合物的加熱元件和包圍加熱元件連接在基座上的透光封殼。在將加熱元件安裝在基座上之前，在該加熱元件上形成陶瓷復(fù)合物。為了形成該陶瓷復(fù)合物，通過電泳或蒸發(fā)將粒徑為約400nm的二氧化硅納米粒子組裝在加熱元件上。然后利用二氧化硅的化學(xué)氣相沉積(CVD)橋接二氧化硅納米粒子，從而形成內(nèi)部互連結(jié)構(gòu)。再次進行CVD過程以浸漬二氧化硅基體并在二氧化硅納米粒子周圍形成50nm的HfN陶瓷殼。利用氫氟酸腐蝕二氧化硅粒子。由于HfN具有使ho)p大于8eV(表示強金屬性)的等離子體頻率C0p并且所得孔洞空間的介電常數(shù)約為1，因而提供了足夠的介電差異。然后，將涂層加熱元件安裝在白熾燈內(nèi)，連接封殼，提供含有至少38TorrN2的填充氣體。電流通過基座到達涂覆有陶瓷復(fù)合物的加熱元件，使得陶瓷復(fù)合物在大于約2300Kelvin的溫度下在至少約100小時內(nèi)，選擇性反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射波長為約400nm-約700nm的光子。實施例2在第二個實施例中，制造了另一種白熾燈。該白熾燈包括基座、涂覆有高溫發(fā)射陶資復(fù)合物的鴒燈絲、以及包圍鎢燈絲連接在基座上的透光封殼。在將鎢燈絲安裝在基座上之前，在燈絲上形成陶瓷復(fù)合物。采用電泳法將由150nm的鴒核芯和100nm的Hf02涂層組成的復(fù)合納米粒子組裝在燈絲上。然后燒結(jié)該組裝粒子，從而在鴒燈絲上形成整體燒結(jié)的涂層。然后將涂層燈絲安裝在白熾燈內(nèi)，連接封殼，填充氣體包括Ar和lOppm的02。電流通過基座到達涂覆有陶瓷的燈絲，從而使陶瓷涂層在大于約2300Kelvin的溫度下在至少約100小時內(nèi)，選擇性反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射波長為約400nm-約700nm的光子。盡管本申請僅對本發(fā)明的一些特征進行了示例和說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可作出多種改變和變化。因而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所附權(quán)利要求旨在覆蓋所有可落在本發(fā)明構(gòu)思和范圍內(nèi)的改變和變化。本申請所述主題的附加權(quán)利要求可見隨本申請同時提交的下述美國專利申請發(fā)明名稱為HIGH國專利申請[Atty.Docketno.165571-1];發(fā)明名稱為ARTICLEINCORPORATINGAHIGHTEMPERATURECERAMICCOMPOSITEFORSELECTIVEEMISSION的美國專利申請[Atty.Docketno.165571-2];和發(fā)明名稱為LIGHTSOURCEINCORPORATINGAHIGHTEMPERATURECERAMICCOMPOSITEFORSELECTIVEEMISSION的美國專利申請[Atty.Docketno.165571-3]。權(quán)利要求1.一種光源，包括基座；連接在所述基座上的透光封殼；設(shè)置在所述透光封殼內(nèi)的組合物，所述組合物包括第一區(qū)域和第二區(qū)域并且可操作地抑制或反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子；和容納在所述封殼內(nèi)的氣相，所述氣相用于抑制所述組合物在大于約2000Kelvin的工作溫度下的蒸發(fā)。2.權(quán)利要求l的光源，還包括連接在所述基座上的加熱元件，其中所述組合物涂覆在所述加熱元件上。3.權(quán)利要求2的光源，其中所述加熱元件包括選自W、C、Os、Re、Mo、Ta、Nb以及其中兩種或更多種的組合中的材料。4.權(quán)利要求l的光源，其中所述組合物涂覆在所述透光封殼上。5.權(quán)利要求l的光源，其中所述第二區(qū)域分散在所述第一區(qū)域內(nèi)，以使所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域保持約100nm-約1000nm的分布周期。6.權(quán)利要求5的光源，其中所述氣相浸在所述第二區(qū)域內(nèi)。7.權(quán)利要求6的光源，其中所述第一區(qū)域包含至少一種過渡金屬的氮化物并且所述氣相包含N2。8.權(quán)利要求7的光源，其中所述氣相包含至少38Torr的N2。9.權(quán)利要求6的光源，其中所述第一區(qū)域包含至少一種過渡金屬的氧化物并且所述氣相包含02。10.權(quán)利要求l的光源，其中所述氣相包含壓力為至少約0.00076Torr的02。11.權(quán)利要求10的光源，其中所述氣相包含壓力為約0.00076Torr-約0.076Torr6勺02。12.權(quán)利要求1的光源，其中所述第一區(qū)域包含選自HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC以及其中兩種或更多種的組合中的材料，并且所述氣相包含N2和CN。13.權(quán)利要求l的光源，其中所述氣相包含N2和CN的混合物，其中N2和CN的壓力比為約10,000-約1,000,000。14.權(quán)利要求1的光源，其中所述第一區(qū)域包含選自HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN以及其中兩種或更多種的組合中的材料，并且所述氣相包含N2。15.權(quán)利要求14的光源，其中所述氣相包含至少38Torr的N2。16.權(quán)利要求l的光源，其中所述第一區(qū)域包含選自Hf02、Zr02及其組合中的材料，并且其中所述氣相包含02。17.權(quán)利要求16的光源，其中所述氣相包含壓力為至少約0.00076Torr的02。18.權(quán)利要求17的光源，其中所述氣相包含壓力為約0.00076Torr-約0.076Torr的02。19.權(quán)利要求1的光源，其中所述第一區(qū)域包含至少一種過渡金屬的碳化物并且所述氣相包含N2。20.—種包括權(quán)利要求1的光源的白熾燈。21.—種光源，包括基座；連接在所述基座上的透光封殼；連接在所述基座上的基底；涂覆在所述基底上的涂層，所述涂層包括第一區(qū)域和分散在所述第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域，以使所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域保持約100nm-約1000nm的分布周期，其中所述組合物可操作地抑制或反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子；和容納在所述封殼內(nèi)的氣相，所述氣相用于抑制所述涂層在大于約2000Kelvin的工作溫度下的蒸發(fā)。22.—種光源，包括基座；連接在所述基座上的基底；連接在所述基座上的透光封殼；和涂覆在所述基底或所述透光封殼上的涂層，所述涂層包括第一區(qū)域和分散在所述第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含選自HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC、HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN、Hffi2、TaB2、ZrB2、W2B、Hf02、Zr02、C以及其中兩種或更多種的組合中的材料，以及所述第二區(qū)域包含氣相。23.權(quán)利要求22的光源，其中所述氣相分散在所述第一區(qū)域內(nèi)，以使所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域保持約100nm-約1000nm的分布周期，其中所述組合物可操作地抑制或反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子。24.權(quán)利要求22的光源，還包括加熱元件。25.權(quán)利要求24的光源，其中所述涂層涂覆在所述加熱元件上。26.權(quán)利要求22的光源，其中所述第一區(qū)域包含選自HfC、NbC、W2C、TaC、ZrC以及其中兩種或更多種的組合中的材料，并且所述氣相包含N2和CN。27.權(quán)利要求22的光源，其中所述氣相包含N2和CN的混合物，其中N2和CN的壓力比為約10,000-約1,000,000。28.權(quán)利要求22的光源，其中所述第一區(qū)域包含選自HfN、Nb2N、Ta2N、ZrN以及其中兩種或更多種的組合中的材料，并且其中所述氣相包含N2。29.權(quán)利要求28的光源，其中所述氣相包含至少38Torr的N2。30.權(quán)利要求29的光源，其中所述組合物包括涂覆在所述加熱元件或所述透光封殼上的涂層。31.權(quán)利要求22的光源，其中所述第一區(qū)域包含選自HfD2、Zr02及其組合中的材料，并且所述氣相包含02。32.權(quán)利要求31的光源，其中所述氣相包含壓力為至少約0.00076Torr的02。33.權(quán)利要求32的光源，其中所述氣相包含壓力為約0.00076Torr-約0.076Torr的02。34.權(quán)利要求32的光源，其中所述組合物包括涂覆在所述加熱元件或所述透光封殼上的涂層。35.權(quán)利要求22的光源，其中所述第一區(qū)域包含至少一種過渡金屬的碳化物并且所述氣相包含N2。全文摘要一種光源(71，80，90)，其包括基座(72)；連接在基座(72)上的透光封殼(73，93)；設(shè)置在透光封殼(73，93)內(nèi)的組合物(10)；和容納在封殼(73，93)內(nèi)的氣相，該氣相用于抑制組合物(10)在大于約2000Kelvin的工作溫度下的蒸發(fā)。組合物(10)包括第一區(qū)域(12)和第二區(qū)域(14)并且可操作地抑制或反射波長大于約700nm的光子并發(fā)射或透射波長為約400nm-約700nm的光子。文檔編號H01K1/04GK101405831SQ200780009909公開日2009年4月8日申請日期2007年3月23日優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日發(fā)明者威廉·P·明尼爾,彼得·J·梅希特,戴維·J·布賴恩,維卡斯·米達,蒂莫西·J·薩默勒申請人:通用電氣公司