專利名稱：雙向擠入式鹵素白熾燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙向擠入式鹵素白熾燈，這種白熾燈接電網(wǎng)電壓，由一個用透光材料制成的、限定燈的軸線的、密閉的管形外殼、一種用惰性氣體和含有鹵素添加劑構(gòu)成的填充物和一個具有兩個端部的、軸向設(shè)置的發(fā)光體以及一個與發(fā)光體的兩個端部相連的饋電系統(tǒng)構(gòu)成。
德國實用新型DE-GM8325715公開了一種這樣的鹵素白熾燈。那是一種軸向設(shè)有發(fā)光體的管形燈。為了防止發(fā)光體因其長度而觸及外殼內(nèi)壁(尤其是在水平點亮位置時)，須設(shè)置多個繞成螺旋形或環(huán)形的、固定螺旋體用的金屬絲。如眾所周知的那樣，這些金屬絲貼靠在外殼的內(nèi)壁上并支承發(fā)光體。為使每個支承器定位，在一側(cè)或兩側(cè)的外殼壁上加工出小的凹槽。但事實表明，在管形燈內(nèi)裝配支承螺旋體的螺旋金屬絲很費工并且所需費用很高，有定位槽的燈尤其是這樣。一方面，每盞燈所需的支承器的數(shù)量較大(譬如四個)，因此引起材料費用比較高;另一方面，帶支承器的螺旋體的制作方法比較復(fù)雜而且費工。為了防止螺旋體的缺陷，譬如因變形造成的缺陷，在裝設(shè)支承器時就須對螺旋體單獨進(jìn)行進(jìn)一步加工。因此，在把螺旋體裝入外殼之前，對其進(jìn)行的進(jìn)一步加工做不到合理化，也很難實現(xiàn)自動化。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一個壽命長的、雙向擠入式鹵素白熾燈，其制作特別簡易，成本低并且很易于實現(xiàn)自動化。
本發(fā)明的任務(wù)的實施方案是發(fā)光體只通過一個或多個橫撐支承，橫撐系由外殼材料構(gòu)成并分別在外殼壁上的兩點之間伸展。其特別有利的結(jié)構(gòu)形式可以包含以下的一項或多項技術(shù)特征橫撐橫向于燈的軸線方向伸展并觸及燈的軸線;
橫撐橫向于燈的軸線設(shè)置，并且在燈軸線的一側(cè)和另一側(cè)交替設(shè)置，使發(fā)光體得到橫撐的機械支承;
各橫撐處于一個平面上;
橫撐交替處在兩個互相垂直的平面上并觸及燈的軸線;
發(fā)光體被夾在橫撐內(nèi);
橫撐為管式結(jié)構(gòu);
橫撐呈漏斗狀或拱狀朝外殼壁方向擴張;
發(fā)光體系連貫螺旋纏繞而成;
發(fā)光體被分成若干段，由連接部分作為其間隔，各段發(fā)光體是雙螺旋纏繞結(jié)構(gòu)，連接部分是單螺旋纏繞結(jié)構(gòu)或非螺旋纏繞結(jié)構(gòu);
橫撐在連接部分區(qū)域支承發(fā)光體;
發(fā)光體在受橫撐支承的部位分別設(shè)有一根金屬芯桿，以改善冷卻效果。
在探尋管形燈的特別簡單的結(jié)構(gòu)方案時，容易想到的是力圖進(jìn)一步簡化支承體的形狀，從而使之易于實現(xiàn)加工自動化。對此，現(xiàn)有大量的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，這些文獻(xiàn)表明，在這一技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了很多努力?，F(xiàn)在，本發(fā)明提供一個關(guān)鍵性的突破，其突破方向與前者完全不同。前者的努力方向僅在于改變支承體的形狀，而本發(fā)明則完全放棄了這種努力?，F(xiàn)在是用由外殼壁的材料構(gòu)成的玻璃橫撐實現(xiàn)其任務(wù)。
令人驚奇的是，實際情況表明，這種由外殼材料構(gòu)成的玻璃橫撐很耐高溫。其原因是，采用這種技術(shù)時具有來自外部的附加冷卻作用和向外界的附加散熱作用，因此防止了玻璃橫撐損壞。
橫撐原則上可為實心(作為棒材)結(jié)構(gòu)，但從加工和冷卻角度出發(fā)，這種實心結(jié)構(gòu)不能完全令人滿意。橫撐最好選用管式結(jié)構(gòu)。這樣，由于加大了散熱面，可以改善冷卻效果。
橫撐支承有兩種可選的基本方案，第一種可能性在于機械支承，譬如，管式橫撐把發(fā)光體的二次螺旋纏繞體可說是串起來或者貼靠在發(fā)光體上。有利的是，在選擇橫撐范圍內(nèi)的二次螺旋纏繞體的螺距時，選擇的螺距要與橫撐的外徑配合一致。特別有利的是，發(fā)光體在橫撐所處范圍內(nèi)通過一根芯桿短接，使發(fā)光體的溫度大為降低。
在第二種可能性中，管式橫撐通過把一段發(fā)光體夾在擠入構(gòu)成的橫撐的上、下兩半之間的方式固定發(fā)光體。通過夾持而形成的緊密內(nèi)在連接使該螺旋纏繞體部位具有出色的散熱能力，通過出色的散熱，可防止外殼變黑和玻璃橫撐喪失其透明度，此外，還可使受到夾持的螺旋纏繞部位不發(fā)光或發(fā)弱光。在應(yīng)用石英玻璃時，臨界溫度約為800-900℃;如果是硬玻璃，玻璃橫撐的溫度不應(yīng)超過大約600℃。主要在低瓦數(shù)燈(如75瓦和75瓦以下)中，發(fā)光體可以是連貫螺旋纏繞的。既可把螺旋纏繞理解為單螺旋纏繞，又可把其理解為雙螺旋纏繞。原則上可在任意位置通過管式橫撐固定發(fā)光體。對大瓦數(shù)燈(75瓦以上)而言，發(fā)光體受到固定的一段最好是位于發(fā)光的、雙旋繞段之間的、為一次旋繞的或者是未經(jīng)旋繞的、不發(fā)光的(確切地說，發(fā)弱光的)連接部分。如果是功率消耗大的燈(譬如200瓦和200瓦以上)，也可在單旋繞段之間設(shè)置未經(jīng)旋繞的連接部分;對此，有一個好的替代結(jié)構(gòu)，即在單螺旋纏繞的連接部分中也可使用短的芯桿。如專業(yè)人員所直接了解的那樣，不發(fā)光的連接部分與發(fā)光段相比具有小得多的功率密度和溫度負(fù)荷。因此，最好在連接部分進(jìn)行固定。這樣，除出色地解決了熱負(fù)荷問題之外還可使電氣和照明技術(shù)數(shù)值極少變劣。
這項技術(shù)提供了一種大大簡化了的發(fā)光體支承結(jié)構(gòu)，其制作也很簡單。對此，玻璃橫撐直徑的選擇應(yīng)以不怎么妨礙鹵素在燈泡中的循環(huán)為準(zhǔn)則。玻璃橫撐的直徑比處于被固定部位的發(fā)光體的外徑至少大30%是有利的。
如果采用多個管式橫撐，用以固定各段螺旋體并從而全部承擔(dān)傳統(tǒng)的支承體的功能，則即使在水平點亮位置時也可達(dá)到理想的工作狀態(tài)。
由于管式橫撐為漏斗形結(jié)構(gòu)，在向外殼壁的過渡區(qū)域內(nèi)不出現(xiàn)會使造成破裂所需力有所降低的過薄部位。壁厚相當(dāng)均勻。橫撐的內(nèi)徑在典型的情況下為0.5-2.0毫米，而到漏斗的終端，該內(nèi)徑則增大1-3倍。
橫撐的制作一般是在外殼兩端被擠壓封接之后、但在填充氣體之前進(jìn)行。用燒咀對要制出橫撐的外殼部位加熱并借助相互對置的擠壓桿使其成形。這項技術(shù)的重大優(yōu)點在于，經(jīng)過這一過程，發(fā)光體事后不會再有變動。該橫撐特別易于制作，用一對擠壓桿在外殼壁上向內(nèi)壓，形成兩個空心的、特別是漏斗形的“玻璃指”，這兩個“玻璃指”最后在燈的軸線處(或者在該軸線附近)相互接觸。在外殼壁上的漏斗直徑和在朝向燈的軸線方向的收縮率與外殼壁上的加熱區(qū)大小有關(guān)。在軸線附近的玻璃橫撐直徑的絕對值與擠壓桿的尺寸有關(guān)。在一對“玻璃指”之間的接縫部位形成一個堵頭。在夾住的情況下，發(fā)光體正好處于一對“玻璃指”之間并在形成堵頭的情況下得到固定。
有一種替代制作技術(shù)，即用拱形橫撐(橫撐壁“凹彎”)代替漏斗形橫撐(橫撐壁“凸彎”)。橫撐是在不用擠壓桿，即沒有另外施加力的情況下形成的。其方法是，用燒咀對相對應(yīng)的外殼壁進(jìn)行局部加熱的同時，通過屆時尚未封接的排氣管接頭(標(biāo)號3是成品燈上需熔封的排氣管接頭)形成毫巴(mb)范圍內(nèi)的負(fù)壓。這項技術(shù)特別適用于內(nèi)徑小(等于和小于6毫米)的外殼。它也適用于特別是其電源電壓約為110伏的、其連接部分較長(5毫米和5毫米以上)的發(fā)光體。這項技術(shù)的優(yōu)點在于，可在沒有另外施加力的情況下柔和地夾住，因此不用擔(dān)心發(fā)光體出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。
還可采用一種介乎以上兩者之間的技術(shù)，即一種靠負(fù)壓輔助的擠壓桿。
以上綜合介紹了壽命長(2000小時)的鹵素白熾燈，這種白熾燈極能抗震并且結(jié)構(gòu)簡單，只由少數(shù)幾個構(gòu)件組成。此外，基于以上優(yōu)點，與標(biāo)準(zhǔn)化的鹵素白熾燈相比，管徑還可縮小約20%。作為附加效果，由于燈泡體積有所縮小，還可另外節(jié)約氣體填充量。
本發(fā)明的鹵素白熾燈適合于直接接大約80伏至250伏的電網(wǎng)電壓。典型的功率梯度是50至2000瓦。這種燈譬如可用于聚光照明設(shè)備，但也可用于一般照明目的。
下面，通過若干實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。以下示意圖分別表示
圖1管狀鹵素白熾燈的第一個實施例的兩個相互轉(zhuǎn)動90°的視圖(圖1a、1b);
圖2至圖7分別為其它實施例的部分視圖(不按比例)。
圖1a和圖1b示出了功率為150瓦、一般照明用的、兩端有燈座的鹵素白熾燈1，該燈適合于直接連接220伏電網(wǎng)。該燈具有一個用石英玻璃制作的圓柱形外殼2，其內(nèi)徑約為7毫米，總長度約為105毫米，在外殼的的中心部位有一排氣管接頭3。外殼的兩端各為一個壓合封接頭4、5。外殼內(nèi)填充由80%的Kr和20%的N2構(gòu)成的惰性混合氣體，該惰性混合氣體中加有由0.005%CBrCIF2構(gòu)成的鹵素添加劑。
連貫雙螺旋纏繞的發(fā)光體6系軸向設(shè)置，其長度幾乎等于外殼的整個內(nèi)部長度。構(gòu)成發(fā)光體的金屬絲的直徑為53微米，其二次纏繞螺旋體的外徑為580微米。發(fā)光體6通過兩個單螺旋纏繞的端部7和兩個封接鉬箔(圖中未繪出)在壓合封接頭4、5內(nèi)與燈座8(陶瓷制)的觸點相連。
在另一實施例中，一種在其他方面結(jié)構(gòu)相同的、功率為150瓦的白熾燈設(shè)有一個單螺旋纏繞的發(fā)光體6，發(fā)光體的端部7未經(jīng)螺旋纏繞。在示意圖1a和1b中，看不出該實施例與前述實施例的區(qū)別之處。
在上述兩個實施例中，發(fā)光體不靠一般的金屬絲纏繞的螺旋支承器支承，而是通過四個橫向于燈的軸線并列布置的管式橫撐9支承。橫撐把發(fā)光體6分為均勻的段10。這些分段由于很短，因此中間部分不會下垂。橫撐9是由外殼材料構(gòu)成的。這些橫撐分別在外殼壁2′上的兩點之間相向伸展，越過燈泡的直徑，直至觸及燈的軸線。
橫撐9為對稱漏頭狀構(gòu)形。從外殼壁2′上的兩個起點出發(fā)，每個玻璃橫撐9在向內(nèi)時連續(xù)變窄。為了在制作時避免出現(xiàn)薄壁部位，這種構(gòu)形是有其優(yōu)點的。在燈的軸線附近，橫撐9具有的管子內(nèi)徑約為1.2毫米，該內(nèi)徑向外至外殼壁為止逐漸增大約一至三倍。通過擠入，在燈的軸線區(qū)域形成一個實心的堵頭11，可把這一堵頭描述為近似實心圓柱體。實心圓柱體的高度大約與該圓柱體的直徑相當(dāng)。發(fā)光體的很短一段區(qū)域12擠入該堵頭并因此得以固定。
橫撐的數(shù)量取決于燈的功率梯度和發(fā)光體的長度以及發(fā)光體的抗下垂穩(wěn)定性。功率小、剛性大的發(fā)光體有時只需一個橫撐。功率大、剛性不很大的發(fā)光體在某種情況下需四個以上的橫撐，譬如六個。
在橫撐數(shù)量較多(譬如四個以上)的情況下，實踐證明，在兩個互成90°角的平面上交替布置橫撐(9a、9b)(見圖2)取代對準(zhǔn)并列設(shè)置是有利的。另一可能性是繞燈的軸線轉(zhuǎn)45°角交替設(shè)置橫撐，這樣，就設(shè)置位置而言，第二個橫撐與第一個橫撐交錯45°，第三個橫撐與第一個橫撐交錯90°，并以此類推。這些實施例的優(yōu)點在于，鹵素的循環(huán)過程將受不到妨礙并且光學(xué)特性(輻射特性)保持近似均勻。
在100瓦燈的另一實施例(圖3)中，發(fā)光體6′具有雙螺旋纏繞的各分段10′。這些分段由單螺旋纏繞的連接段13加以分隔。通過漏斗形橫撐9的貫穿堵頭11，發(fā)光體6′恰好在連接段13的高度上得到熔入固定。這種結(jié)構(gòu)對于具有大直徑二次螺旋纏繞體的、雙螺旋纏繞的發(fā)光體是有利的，原因是，雙螺旋纏繞的發(fā)光體在封接時有歪曲和扭曲傾向。此外，這項技術(shù)適用于功率最高約達(dá)200瓦的燈，在這種燈中，雙螺旋纏繞的發(fā)光體的溫度會高到使外殼變黑(覆層)、使玻璃消失其透明度并在玻璃內(nèi)生成應(yīng)力。
在200瓦管狀燈的另一實施例(圖4a)中，管式橫撐14在其長度的絕大部分具有恒定的直徑，只在臨近外殼壁2′時，其直徑才有所擴大，其擴大形狀類似一個喇叭狀漏斗15。在單螺旋纏繞的連接部分13中置放一個鉬絲制作的短芯桿18。橫撐14在芯桿18高度上置放在連接部分上，并使連接部分的內(nèi)部保持空心狀態(tài)。
圖4b示出了另一結(jié)構(gòu)變型。橫撐14的兩半部在單螺旋纏繞的連接部分13處夾住雙螺旋纏繞的發(fā)光體。橫撐的兩半部相互尚未完全合在一起，在軸線部位，即在堵頭11的兩半部之間可看到尚保持有一個接口19。玻璃橫撐14的漏斗連續(xù)擴大，但朝外殼壁向外時，擴大量有所增大(即非線性擴大)。漏斗的這一最佳形狀是在均勻供熱的條件下通過擠壓桿20的連續(xù)壓入而形成的。
在這一最佳形狀中，最可靠地保證了玻璃橫撐的均勻壁厚。在制作其它形狀的橫撐時，必須相應(yīng)地改變擠壓桿的擠入速度和/或供熱量以及擠壓桿的壓力。
圖5示出了螺距特別大的發(fā)光體的實施形式。發(fā)光體6系連續(xù)螺旋纏繞而成。為清晰起見，圖5中繪出了發(fā)光體的各個匝并只用虛線表示包絡(luò)線6”。與燈的軸線相交并且其在外殼壁2′上的一對伸出部分位置相對有位錯的漏斗形玻璃橫撐15在一個匝的范圍內(nèi)穿過并夾持發(fā)光體6。玻璃橫撐15為貫通空心圓柱體構(gòu)形或具有一個中心堵頭11(如圖5所示)。其靠軸線處的外徑與發(fā)光體的一匝相匹配。
有利的是，玻璃橫撐和燈的軸線形成的傾斜角與螺旋角一致，因為這樣既可保證發(fā)光體得到最佳支承，又可選擇較大的橫撐直徑。在這一實施例中，玻璃橫撐基本上也是橫向于燈的軸線設(shè)置的。發(fā)光體也可有一個螺旋纏繞得特大的匝(或纏繞螺旋體段)，用以使玻璃橫撐穿過。
在另一實施例(圖6)中，發(fā)光體系連續(xù)螺旋纏繞而成。各玻璃橫撐16以大約為螺旋纏繞體和玻璃橫撐的半徑的偏移而橫向于燈的軸線設(shè)置。相對于水平點亮位置，玻璃橫撐交替設(shè)在發(fā)光體17a、17b的上方(16a、16c)和下方(16b、16d)。這種布置的優(yōu)點在于，不管螺旋纏繞體的尺寸為何，可以簡易地制成發(fā)光體?？梢匀サ暨B接段。在橫撐16a、16b的頂點、發(fā)光體17a的螺旋纏繞體內(nèi)置放芯桿18是有利的。橫撐的構(gòu)形可為管形或漏斗形。在這一實施例中，選擇的玻璃橫撐16a、16b的直徑可比發(fā)光體17a的螺距大許多倍，選擇的發(fā)光體17a的螺距也可相應(yīng)縮小(見圖中左)。另一方面，玻璃橫撐的直徑尺寸可選得大大小于發(fā)光體17b的螺距，使每個玻璃橫撐16c、16d可進(jìn)入每個匝形成的“坑”內(nèi)。該實施形式特別適于螺距相當(dāng)大的發(fā)光體。
圖7為具有拱形橫撐26的110伏燈25的部分放大圖。橫撐26的兩半部系凹形彎曲而成并沿7毫米這一較寬區(qū)域貼合在雙螺旋纏繞的發(fā)光體28的單螺旋纏繞的連接段27上。
如沒有著重提出不同之處，則前面提及的螺距、螺旋纏繞體等等原則上涉及的或者是雙纏繞的二次螺旋體，或者是一次纏繞的螺旋體。
本發(fā)明并不局限于圖示的實施例。本發(fā)明也特別適用于接110伏電網(wǎng)電壓的鹵素白熾燈。填充的氣體也要由其他本來已經(jīng)公知的成份構(gòu)成，譬如，可用氬氣做惰性氣體并用0.05% CH2Br2做鹵素添加劑。硬玻璃也適合做外殼材料，屆時，發(fā)光體通過本已公知的、直接封接入壓合封接頭的實心饋電系統(tǒng)與外部觸針相連。
玻璃橫撐也可具有橢圓形截面，用以代替圓形截面，這樣，把橢圓的較大半軸貼合在燈的軸線上，使發(fā)光體得到更好的固定。在制作玻璃橫撐時須相應(yīng)改變擠壓桿的形狀。
通過本發(fā)明可以制成直接接電網(wǎng)的、功率消耗低達(dá)30瓦的廉價鹵素白熾燈。這種鹵素白熾燈用于一般照明特別適宜。
權(quán)利要求
1.接電網(wǎng)電壓的雙向擠入式鹵素白熾燈(1)，其組成部分包括-一個用透光材料制成的、限定燈的軸線的、密閉的管形外殼(2)；-一種由惰性氣體和含有鹵素的添加劑構(gòu)成的填充物；-一個具有兩個端部(7)的、軸向設(shè)置的發(fā)光體；-一個與發(fā)光體的兩個端部相連的饋電系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)光體只由一個或多個橫撐支承，橫撐由外殼材料構(gòu)成并分別在外殼壁上的兩點之間伸展。
2.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，橫撐(9)橫向于燈的軸線方向伸展并觸及燈的軸線。
3.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，橫撐(16)橫向于燈的軸線設(shè)置并交替設(shè)在燈軸線的一側(cè)(16a、16c)和另一側(cè)(16b、16d)，使發(fā)光體(17a、17b)得到橫撐(16)的機械支承。
4.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，各橫撐(9)處在一個平面上。
5.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，橫撐(9a、9b)交替處在兩個相互垂直的平面上并觸及燈的軸線。
6.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，發(fā)光體(6、6′)被夾在橫撐(9)內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，橫撐(9、14、15、16)為管式結(jié)構(gòu)。
8.按照權(quán)利要求7的鹵素白熾燈，其特征在于，橫撐呈漏斗狀或拱狀朝外殼壁方向擴張。
9.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，發(fā)光體(6、17)系連貫螺旋纏繞而成。
10.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，發(fā)光體(6′)被分成若干段(10′)，由連接部分(13)作為其間隔，各段發(fā)光體為雙螺旋纏繞結(jié)構(gòu)，連接部分是單螺旋纏繞結(jié)構(gòu)或非螺旋纏繞結(jié)構(gòu)。
11.按照權(quán)利要求10的鹵素白熾燈，其特征在于，橫撐(9、14)在連接部分(13)區(qū)域支承發(fā)光體。
12.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈，其特征在于，發(fā)光體在受橫撐支承的部位設(shè)有一根金屬芯桿，以改善冷卻效果。
13.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈的制作方法，其特征在于，在把發(fā)光體置入外殼和把外殼兩端擠壓封接之后，用兩個相互對置的燒咀對外殼進(jìn)行局部加熱并用兩個擠壓桿向內(nèi)壓，用以形成各個管式橫撐。
14.按照權(quán)利要求1的鹵素白熾燈的制作方法，其特征在于，在把發(fā)光體置入外殼和在外殼兩端被擠壓封接之后，用兩個相互對置的燒咀對外殼進(jìn)行局部加熱，同時通過排氣管接頭在外殼內(nèi)生成負(fù)壓，用以形成各個管式橫撐。
全文摘要
一種管狀鹵素白熾燈(1)具有一個或多個玻璃橫撐(9)，用以代替繞成螺旋形或環(huán)形的螺旋體支承體，該玻璃橫撐系由玻璃外殼(2)的材料構(gòu)成，發(fā)光體(6)夾在兩半個橫撐之間。
文檔編號G03B42/02GK1054852SQ9110159
公開日1991年9月25日 申請日期1991年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月1日
發(fā)明者卡爾·斯塔德勒, 羅蘭·斯塔克, 邁克爾·布林克霍夫 申請人:電燈專利信托有限公司