[发明专利]一种提高白炽灯发光效率的阳极氧化铝光子晶体、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种提高白炽灯发光效率的阳极氧化铝光子晶体、制备方法及其应用，由该阳极氧化铝光子晶体制得的白炽灯灯壳可以起到反射近红外波段辐射，透过可见过波段辐射，以达到增加白炽灯的发光效率，减少热量损失目的，为白炽灯重新“上岗”提供可能。

技术领域

本发明属于光子晶体材料技术领域，具体涉及一种提高白炽灯发光效率的阳极氧化铝光子晶体、制备方法及其应用。

背景技术

白炽灯作为一种热辐射光源，其在工作时灯丝温度达到3000K左右，大量的电能转换为热能，只有2％～4％的电能转换为眼睛能够感受到的光。由于其较低的能量转化效率正在被其他光源所代替。但是由于白炽灯光谱的连续性；显色指数高达近100，远高于其他光源；光通量较其他冷光源大很多；制备成本较低，约是LED光源的1/26，且不含有毒物质；使用过程中无频闪，无光衰期，对视力好等优点仍然具有很大的应用潜力，因此如果可以解决白炽灯发光效率低的难题，白炽灯有望重新“上岗”。

发明内容

本发明的目的在于克服白炽灯发光效率较低的问题，提供一种提高白炽灯发光效率的阳极氧化铝(AAO)光子晶体、制备方法及其应用，由该阳极氧化铝光子晶体制成的白炽灯灯壳可以起到透过可见光，反射近红外的作用，使白炽灯辐射的可见光波段透过，供照明使用。热辐射波段被反射，重新被灯丝吸收，最终转化为可见光。既增加了光源的发光效率，又减少了热量损失。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高白炽灯发光效率的阳极氧化铝光子晶体，其具有如下特征：在可见光波段保持95％的高透过率，在0.78-2.5微米的近红外反射率为90％-94％；

其制备方法如下所述：

步骤一、将厚度为0.4mm的高纯铝板用乙醇和蒸馏水进行去油、去杂质处理；

步骤二、将纯铝作为阳极，石墨板作为阴极，放置在盛有浓度为2wt％-20wt％的酸溶液作为电解液的容器内，利用高精度程控电源在电极两端施加30-50V恒定电压；采用磁力搅拌器不断搅拌电解液，在3-8℃环境下，反应1-3h后取出反应物；

步骤三、将反应物在含有3wt％三氧化铬和5vol％磷酸的混合液浸泡1-3h；

步骤四、将步骤三的反应物在40V左右的恒定电压条件下反应2h，然后施加20-50V的周期电压，每个周期时长1000s-2000s，大约为80-150个周期。随着周期时长的变化，在纯铝表面及内部形成不同厚度的层状结构，从而使各层具有不同的折射率；

步骤五、反应结束后利用5wt％的氢氧化钠去除纯铝背面的氧化膜，利用5vol％盐酸与1M的氯化铜配成的混合溶液，采用胶头滴管逐滴反应，去除未反应的纯铝；

步骤六、最后在30℃条件下，在5vol％的磷酸溶液中浸泡5-25min后得到阳极氧化铝光子晶体。

在上述技术方案中，在步骤二中，所述酸溶液为草酸、磷酸、硒酸或硫酸。

在上述技术方案中，在步骤四中所述周期电压分为三个阶段，分别为上升段、下降段和平稳段。

在上述技术方案中，在步骤四中所述周期电压上升段呈正弦形式，下降段呈线性。

在上述技术方案中，在步骤四中，所述反应周期优选为80-100个，周期时长优选为1500s左右。

在上述技术方案中，在步骤四中，在所述反应周期内每层阳极氧化铝厚度为0.1-0.5微米。

一种提高白炽灯发光效率的阳极氧化铝光子晶体灯壳结构，包括光子晶体层、高透胶层和耐高温玻壳；