專利名稱：螺旋形緊湊熒光燈的改進(jìn)的熒光粉分布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈，尤其是涉及低壓放電燈。本發(fā)明特別適用于具有螺旋形結(jié)構(gòu)的尤其是雙螺旋形的緊湊熒光燈，并將參照這類燈進(jìn)行描述。不過，將能理解的是，本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用，并且可有益地用在相關(guān)的環(huán)境和用途中。
近些年來，以緊湊型熒光燈替代常規(guī)白熾燈的應(yīng)用已有巨大增長。由于緊湊熒光燈比常規(guī)白熾燈具有更長的壽命和更高的能量效率，消費(fèi)者和商業(yè)部門已將注意力轉(zhuǎn)向緊湊熒光燈。在1985年3月5日授予D.E.Bedel的美國專利4503360中，展示和描述了緊湊熒光燈的一個(gè)例子。
商業(yè)上可得到的緊湊熒光燈采用多個(gè)平行的管部分，這些管部分從燈座向外延伸預(yù)定長度。管部分互連于橋接部分處，放電弧在電極間沿管部分向上和向下，并繞經(jīng)彎管的彎曲部分。
另一制造者還為放電燈泡設(shè)計(jì)了一種卷繞的雙螺旋結(jié)構(gòu)。對于任意給定的細(xì)管長度和直徑，雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了更緊湊的布局。例如，在1991年10月2日受理的轉(zhuǎn)讓給Narva BerlinerGluhlampenwerk GmbH的德國申請DE 4133077中和轉(zhuǎn)讓給Lee oY的公開PCT申請WO 9429895中展示和描述了已知的螺旋結(jié)構(gòu)。
為更好地與白熾燈相比較，必須在緊湊熒光燈中實(shí)現(xiàn)較高的流明輸出水平。例如，希望提供一種可實(shí)現(xiàn)與100瓦白熾燈相同的流明輸出的緊湊熒光燈。具有足以給出100瓦或更大功率的白熾燈的流明輸出的高功率并工作于足以保證高效率的低電流的緊湊熒光燈需要約60cm以上的較長放電弧長度。與采用U形燈泡的緊湊熒光燈相比，采用螺旋結(jié)構(gòu)的燈泡的總體效果是實(shí)現(xiàn)了更高的效率。
在緊湊結(jié)構(gòu)中延長燈泡長度的不利效果之一是，由放電管產(chǎn)生的光的一部分直接射入燈中。當(dāng)射至并穿過其它管部分時(shí)，這些輻射光損失了一部分。通常，由緊湊熒光燈產(chǎn)生的光約40％向內(nèi)輻射，而這些內(nèi)射光約10-17％會由于在玻璃、熒光涂層或燈殼體中的吸收而損失。因此，能減少進(jìn)入燈的內(nèi)部的光的燈的幾何形狀和涂層分布可以對于相同燈功率產(chǎn)生更多的流明即更高的系統(tǒng)功率。
通常，存在一個(gè)寬的涂層質(zhì)(重)量密度范圍，此范圍均可為燈提供了近于最大的光輸出。但是，在熒光粉涂層的厚度方面卻有折衷選擇。在低的涂層質(zhì)量密度時(shí)，燈的光輸出會隨涂層厚度增大而增加，因?yàn)槲樟烁嗟淖贤廨椛?。對于介?-6mg/cm2之間的密度或更準(zhǔn)確地講對于介于約3-7顆粒層的厚度，所吸收的紫外(UV)輻射量僅有少量增加。這是由于在燈內(nèi)側(cè)產(chǎn)生并在穿越涂層時(shí)被吸收的可見光量的增加所導(dǎo)致的抵消。因此，在此范圍內(nèi)，典型的線型燈的光輸出是大致恒定的。當(dāng)涂層質(zhì)量高于這個(gè)優(yōu)選范圍時(shí)，光輸出隨涂層厚度的增加而減少，因?yàn)閹缀跛械淖贤廨椛渚赏繉游眨嗟目梢姽庥捎谠诖┻^燈泡的過程中被吸收而損失。
對于大多數(shù)常規(guī)熒光燈來說，均勻分布的涂層厚度提供了最佳的光輸出。但是，在有些情況下，非均勻的涂層厚度卻能提供光輸出。不過，商業(yè)上銷售的螺旋形結(jié)構(gòu)的緊湊熒光燈至今尚未將這些特征結(jié)合于其設(shè)計(jì)中。
本發(fā)明提供了一種低壓放電燈，其中，含有氣態(tài)填充物的燈泡被卷繞成螺旋結(jié)構(gòu)。為獲得燈的最大地光輸出，在燈泡的內(nèi)表面上設(shè)置的熒光涂層是不均勻分布的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，沿螺旋結(jié)構(gòu)的放電燈泡的內(nèi)周邊設(shè)置的熒光涂層比沿外周邊設(shè)置的熒光涂層具有更大的厚度。
根據(jù)一種優(yōu)選的制造低壓放電燈的方法，先將大致均勻的熒光粉涂層涂敷在管狀燈泡的內(nèi)表面上。然后，繞縱向軸卷繞燈泡成螺旋結(jié)構(gòu)，由此提供非均勻分布。沿?zé)襞莸膬?nèi)周邊的熒光粉涂層被壓縮并增大密(厚)度，而沿外周邊的涂層卻被拉伸而變得比原始均勻的涂層的厚度更薄。
通過閱讀和理解以下的詳細(xì)說明，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和有益之處將變得更清楚。
本發(fā)明可采用特定部件的組合形式或結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，其優(yōu)選實(shí)施例將在此說明書中詳細(xì)描述并在附圖中示出。附圖包括

圖1，它是根據(jù)本發(fā)明形成的具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的優(yōu)選緊湊熒光燈的正視圖；圖2，它是沿圖1的線2-2獲取的頂視平面圖；圖3，它是具有熒光涂層的燈泡的一部分在卷繞前的正視圖；和圖4，它是圖3的燈泡部分在卷繞之后的正視圖。
現(xiàn)參照附圖，其中顯示的結(jié)構(gòu)僅是用于描繪本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而不是用于限制本發(fā)明，圖中示出一個(gè)低壓放電燈組件A，尤其是具有燈泡B和燈座或殼體C的緊湊熒光燈組件。
首先更具體地參照圖1和2，其中所示的緊湊熒光燈組件具有設(shè)在殼體內(nèi)的一體式鎮(zhèn)流器或驅(qū)動(dòng)電路部件。燈泡B最好是一個(gè)細(xì)長管10，它具有容納于殼體中的第一和第二端部12和14。燈泡是與外部環(huán)境密封隔離的，并包含填充氣體，通常是汞和惰性氣體，例如氬氣，填充氣體可被選擇性地激勵(lì)至放電狀態(tài)。鎮(zhèn)流器部件20容納于殼體中，它通過一對燈引線(來示出)向電極提供經(jīng)調(diào)整的能量，電極設(shè)置于管內(nèi)并鄰近第一和第二端部。放電弧經(jīng)燈泡的內(nèi)腔延伸，由電極發(fā)射的電子為填充氣體的原子提供動(dòng)能，當(dāng)原子馳豫回(或躍遷至)較低能態(tài)時(shí)，便會產(chǎn)生輻射。緊湊熒光燈的結(jié)構(gòu)和工作的一般細(xì)節(jié)是本領(lǐng)域公知的，因此為簡單起見這里不再描述更具體的細(xì)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置在放電燈泡的內(nèi)壁上的熒光涂層的厚度是如此控制的，即，使光直射此組件的外周邊，否則光將朝向螺旋結(jié)構(gòu)的中心或縱向軸線22向內(nèi)直射并部分損失。如圖2中以放大形式示出的，燈泡的內(nèi)(圓)周邊區(qū)域由數(shù)字24表示。在雙螺旋結(jié)構(gòu)中，燈泡的這些內(nèi)周邊部分向內(nèi)面向縱向軸22。
在圖2中還用虛線畫出了外(圓)周邊區(qū)域26。可以認(rèn)為，外周邊區(qū)域基本上由面向從縱向軸22向外的方向的燈泡表面界定。
下面按另一種方式描述，如圖3和4中清楚地示出的，放電燈泡或管10最初形成細(xì)長的筒狀或管狀結(jié)構(gòu)，它的一部分示于圖3中。熒光涂層28均勻地涂敷在燈泡內(nèi)表面上。這個(gè)均勻的涂層可通過涂敷稀土熒光粉粉末形成，熒光粉粉末為懸浮(液)形式或采用合適的分散劑和粘結(jié)劑的干粉末。對于全面和充分地理解本發(fā)明來說，這些用于涂敷熒光涂層的方法和工藝是本領(lǐng)域公知的，在此不需描述。
如圖4所示，卷繞操作導(dǎo)致管的一部分處于受拉力狀態(tài)(外周邊部分26)，徑向相對部分則處于受壓力狀態(tài)(內(nèi)周邊部分24)。原來沿內(nèi)表面均勻分布的涂層也會受到這些壓力和拉力。這導(dǎo)致位于最終要變?yōu)閮?nèi)周邊區(qū)域24的表面上的涂層部分34(由虛線表示)處于受壓力狀態(tài)。熒光涂層部分34具有增大密度的分布，或者說，這部分涂層34比均勻涂敷的涂層的初始厚度更厚。同理，作用于外周邊區(qū)域26上的拉力使熒光涂層部分36成為受拉伸的或變薄的。
若不在卷繞操作之后用熒光粉涂敷放電燈泡，卷繞操作可用于自動(dòng)地和方便地使最初勻布的熒光涂層變?yōu)椴痪鶆蚍植迹瑥亩鴿M足為提高燈效率所要求的各種用途。內(nèi)周邊部分上的增加的熒光粉分布防止了部分光朝縱向軸方向徑向向內(nèi)射至管內(nèi)側(cè)上并將其徑向向外反射。同理，更多的來自于內(nèi)表面的光可最終穿過外周邊部分上的較薄涂層，此涂層對可見光的吸收較少。
將具有約12mm的直徑的玻璃管卷繞成外徑約為64mm的螺旋結(jié)構(gòu)，使放電管的長度沿內(nèi)周邊區(qū)域壓縮至原始長度的85％。另一方面，管的外周邊區(qū)域延伸至原始(長度)值的約130％。例如，原來涂敷有平均涂層密度為3.2mg/cm2的管會發(fā)生密度分布變化，在外周邊區(qū)域上熒光粉的密度變?yōu)?.5mg/cm2，在內(nèi)周邊區(qū)域上熒光粉的密度變?yōu)?.8mg/cm2。與具有均勻的熒光粉分布的燈相比，這提供了燈的總光輸出的1-2％的增長。
上面已參照優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。顯然，在閱讀和理解本說明書的基礎(chǔ)上，可產(chǎn)生多種修改和變換。本發(fā)明意欲包括落入了所附權(quán)利要求或其等同物范圍內(nèi)的所有這類修改和變換。
權(quán)利要求
1.一種低壓放電燈，包括一個(gè)燈泡，其內(nèi)含可激勵(lì)至放電狀態(tài)的氣態(tài)填充物，此燈泡具有繞縱向軸卷繞的螺旋結(jié)構(gòu)和沿?zé)襞輧?nèi)表面設(shè)置的熒光粉涂層，此涂層用于將由放電狀態(tài)的氣態(tài)填充物的輻射轉(zhuǎn)換為可見光，為使燈的光輸出最大，熒光粉涂層沿?zé)襞輧?nèi)表面不均勻地分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的低壓放電燈，其中，沿與縱向軸相鄰的螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)周邊設(shè)置的燈泡內(nèi)表面的第一部分上的熒光粉涂層比沿螺旋結(jié)構(gòu)的外周邊設(shè)置的燈泡的第二部分上的熒光粉涂層具有更大的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的低壓放電燈，其中，第一部分上的熒光粉涂層具有3-7mg/cm2量級的密度分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的低壓放電燈，其中，第二部分上的熒光粉涂層具有1.8-3.2mg/cm2量級的密度分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的低壓放電燈，其中，第二部分上的熒光粉涂層具有1.8-3.2mg/cm2量級的密度分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的低壓放電燈，其中，第一部分上的熒光粉涂層約為4-5層厚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的低壓放電燈，其中，第二部分上的熒光粉涂層約為2.0-3.5層厚。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的低壓放電燈，其中，第二部分上的熒光粉涂層約為2.0-3.5層厚。
9.一種用于制造低壓放電燈的方法，此放電燈具有位于燈泡內(nèi)表面上的不均勻分布的熒光粉涂層，該方法包括以下步驟在燈泡的內(nèi)表面上涂敷均勻的熒光粉涂層；在上述涂敷之后，將燈泡繞縱向軸卷繞成螺旋結(jié)構(gòu)，以使熒光粉涂層變成不均勻分布，因?yàn)樵谘嘏c縱向軸相鄰的螺旋結(jié)構(gòu)的內(nèi)周邊設(shè)置的燈泡內(nèi)表面的第一部分上熒光粉涂層被壓縮并增加密度，而在沿螺旋結(jié)構(gòu)的外周邊設(shè)置的燈泡內(nèi)表面的第二部分上熒光粉涂層被拉伸并減小密度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，卷繞步驟形成具有約64mm的外徑的螺旋結(jié)構(gòu)。
全文摘要
為在給定的高度范圍內(nèi)形成最大的放電管長度，緊湊型熒光燈設(shè)置為螺旋結(jié)構(gòu)。在放電燈泡的內(nèi)表面上形成有非均勻的熒光粉涂層，以阻止光朝著螺旋結(jié)構(gòu)的縱向軸內(nèi)射入燈內(nèi)并使光改變方向而向外穿過具有較薄的熒光粉涂層的外周邊部分。對于給定的燈幾何形狀和燈功率來說，這可增加光輸出。
文檔編號H01J61/32GK1140329SQ9610413
公開日1997年1月15日 申請日期1996年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月31日
發(fā)明者T·F·索爾斯, P·K·韋特曼, J·I·巴里 申請人:通用電氣公司