專利名稱：具有螺旋形燈泡的緊湊型熒光燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有雙螺旋形燈泡的緊湊型熒光燈。更具體地講，本發(fā)明涉及這樣一種緊湊型熒光燈，它實現(xiàn)了足夠長的放電路徑，以致于在流明輸出方面接近于較高功率的白熾燈，同時還提供了接近于常規(guī)的A型(A-line)白熾燈的燈外形，以致于實現(xiàn)了相似的光輸出分布。
近些年來，以緊湊型熒光燈替代常規(guī)白熾燈的應(yīng)用已有顯著增加。由于緊湊型熒光燈比常規(guī)白熾燈具有更長的壽命和更高的能量效率，用戶及商業(yè)部門已將其注意力轉(zhuǎn)移至緊湊型熒燈燈。在1985年3月5授予D.E.Bedel的美國專利4503360中可找到這種緊湊型熒光燈的一個例子。值得注意的是，對于典型的緊湊型熒光燈而言，燈泡是這樣成型的，即多個平行延伸的管部分從基座(殼)部分延伸預(yù)定長度。為更好地與白熾燈相比擬，燈設(shè)計者必須重點研究的一個方面是實現(xiàn)比現(xiàn)有技術(shù)更高的流明輸出水平的能力；例如，希望提供能實現(xiàn)與100瓦的白熾燈大致相同的流明輸出的緊湊型熒光燈。功率高至足以給出相當于100瓦或再高功率的白熾燈的流明輸出同時能工作于足夠低電流以實現(xiàn)高效率的緊湊型熒光燈需要大于約60cm的較大放電弧長度。為提供這種長度的玻璃管并將其設(shè)置在相同流明輸出的常規(guī)白熾燈的小型總體尺寸范圍內(nèi)，燈制造者必須延伸燈泡的各管的長度，或者增加這種管的數(shù)量，例如增至8個管。作為這類應(yīng)用的一個例子，有些緊湊型熒光燈是這樣制造的將12mm的管彎制成U形，封閉一個或兩個腿，然后將兩個或更多個這種彎管用玻璃橋接部分連接起來，橋接部分是通過靠近兩個管的底部同時吹制一個小孔并將其熔結(jié)在一起形成的。放電路徑則是沿一個腿上升、沿另一個腿下降，爾后通過玻璃橋到達第二彎管并如此類推至其它彎管。這種結(jié)構(gòu)存在的一個問題是，當沿圓形頂蓋部分的外周邊對稱布置時，各管部分具有互相對著的背部。由于背部按這種方式相互面對，在這種背部上產(chǎn)生的光輸出會由其它管多次反射，從而因吸收而導(dǎo)致部分光損失。
在另一種結(jié)構(gòu)中，單管可彎成U形，爾后再在中部彎曲。其它的燈外形結(jié)構(gòu)可這樣形成，即，一種簡單螺旋形，它相對于燈座水平安裝，其兩腿伸入燈座內(nèi)，用于電連接；或另一種設(shè)計，其中螺旋結(jié)構(gòu)的頂端通過螺旋的中心反向向下延伸，以便電連接于燈座中。這些燈泡設(shè)計結(jié)構(gòu)可在美國專利2279635,3764844和5243256中找到。對于每一種燈泡設(shè)計，重點考慮的問題是，燈泡必須能在制造系統(tǒng)中制成，而且從成本效率角度看，設(shè)計必須是實際可行的。因此，最有利的是提供這樣的緊湊型熒光燈，該燈的燈泡結(jié)構(gòu)具有較高的流明輸出構(gòu)形，即能有效地容許光輸出并具有最少吸收，并且該燈可按合理成本在高速自動生產(chǎn)設(shè)備上制造。
形成具有螺旋形燈泡的緊湊型熒光燈的一種方法是，采用直玻璃管并按簡單螺旋方式卷繞它。用于緊湊型熒光燈的這種螺旋形燈泡的一個例子可在德國專利申請DE4133077中找到，此申請是1991年10月2日在德國提交的，并轉(zhuǎn)讓給Narva Berliner Gluhlampenwerk GmbH。在此申請中，簡單螺旋結(jié)構(gòu)是這樣形成的，玻璃管雙(股)繞(制)，在頂部區(qū)域形成有互連橋接部分，用于連接兩個卷繞螺旋部分。在此結(jié)構(gòu)中，整體燈泡結(jié)構(gòu)形成基本上直上直下的側(cè)輪廓，即形成燈泡的側(cè)壁面的管部分之間是平行設(shè)置的。此外，由于頂部基本上是平的，如果橋接部分在兩個卷繞部分之間形成且僅覆蓋燈泡頂部面積的一部分，則會產(chǎn)生相當大的無光輸出的間隙。最后，對于燈泡的底部來說，這個參考文件展示出這樣的情況，底部位于燈軸線上，并且是通過按背離螺節(jié)的角度彎曲底部形成的。
雖然卷繞螺旋結(jié)構(gòu)需要專門的制造工藝來生產(chǎn)，但可以理解，采用螺旋燈泡結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)比常規(guī)緊湊型熒光燈更高的效率，產(chǎn)生更高效率的原因是，燈泡只有兩個腿伸入燈座中，因此有較少的光損失于燈座中，而U形結(jié)構(gòu)的多個腿中的每一個均會產(chǎn)生光損失。此外，對于任何給定的長度和細管直徑，螺旋結(jié)構(gòu)是一種最緊湊的結(jié)構(gòu)，由于高度和直徑可連續(xù)地變化，因而容許形成不同功率的燈。
對于前面參考的德國專利申請來說，盡管采用所示出的螺旋結(jié)構(gòu)的燈泡的總體效果是比使用U形燈泡的緊湊型熒光燈實現(xiàn)了更高的效率，但這種螺旋形設(shè)計也存在缺點，缺點主要表現(xiàn)在產(chǎn)生類似于常規(guī)A型白熾燈的光輸出分布的能力方面。換句話說，這種結(jié)構(gòu)僅在螺旋結(jié)構(gòu)的表面面積上產(chǎn)生光輸出，這是由其形狀限制的，即其外側(cè)為直上直下且在頂部具有相當大的開口間隙。按這種形狀，將呈現(xiàn)光分布方面的限制，即光分布限制在特定方向上。因此，最有利的是提供這樣的熒光燈，該燈具有類似于常規(guī)A型白熾燈的形狀的螺旋形燈泡結(jié)構(gòu)，以便所產(chǎn)生的光輸出分布遍及比目前實現(xiàn)的區(qū)域更為均勻的區(qū)域上。
本發(fā)明提供了一種帶螺旋形燈泡的緊湊型熒光燈，燈泡具有大致為半球形的形狀，以使所形成的光分布更接近常規(guī)的A型白熾燈。此外，本發(fā)明提供了這樣一種緊湊型熒光燈，通過采用螺旋形燈泡結(jié)構(gòu)，該燈容許形成能實現(xiàn)較高流明輸出的放電長度，事實上，典型的這種緊湊型熒光燈的流明輸出與100的白熾燈相當。
根據(jù)本發(fā)明的原理提供了一種低壓放電燈，該燈包括內(nèi)表面涂有熒光涂層的燈泡并且燈泡包含由汞和惰性氣體組成的氣態(tài)填充物。燈泡安裝在殼體上，鎮(zhèn)流電路可安置于殼體的一個空腔部分內(nèi)。燈泡由管狀玻璃形成，管狀玻璃以如此方式卷繞，即形成大體為半球形的外輪廓。例如，燈泡可形成雙螺旋形狀。
在本發(fā)明的另一實施例中，燈泡是如此形成的，即燈泡有一個向內(nèi)逐漸變細的頂部和一個大體覆蓋燈泡燈部的管狀部分、這樣所形成的光輸出就更接近于常規(guī)A型燈的光輸出。
在以下的詳細說明中，將參照下列附圖

圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的緊湊型熒光燈的部分剖開的正視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的緊湊型熒光燈的部分剖開的正視圖；圖3是沿圖2的線3-3截取的燈泡的一部分的平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的另一種燈泡結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖1所示，按照現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)構(gòu)成的緊湊型熒光燈10包括帶有多個延伸管12a、12b、12c和12d的燈泡結(jié)構(gòu)12，每一延伸管以相互平行的方式從殼體14向上延伸。雖然圖中畫出的結(jié)構(gòu)包括四個延伸管，但圖1的燈泡結(jié)構(gòu)12可包括六個或八個這種延伸管，其中每一個沿殼體14的頂部的外周緣設(shè)置。在通常的實際產(chǎn)品中，延伸管12a、12b、12c和12d是成對連在一起的，且大體呈U形，在每一對的頂部形成有接合部分16。另外，在每對延伸管的底部形成橋式連接(未示出)，以將多個延伸管連接于一個連續(xù)的放電路徑中。帶螺紋的螺絲燈座18固定在殼體14的底部，以容許緊湊熒光燈10用于常規(guī)的燈插口中(未示出)。圖1中還示出了一個鎮(zhèn)流電路裝置20，它裝在殼體14內(nèi)，并能有效地通過螺絲燈座18接收導(dǎo)線功率且將導(dǎo)線功率轉(zhuǎn)換成工作信號，此信號連至電極22，以激勵放電。放電以標準方式產(chǎn)生于燈泡12內(nèi)，即借助于填充的汞和惰性氣體被引入的由鎮(zhèn)流電路裝置20產(chǎn)生的工作信號激發(fā)至放電狀態(tài)來實現(xiàn)放電。正如現(xiàn)有技術(shù)中公知的那樣，涂在燈泡內(nèi)表面上的熒光涂層(未示出)有效地將放電轉(zhuǎn)換成可見光。
應(yīng)當注意的是，為實現(xiàn)與緊湊熒光燈要替代的常規(guī)白熾燈的輸出相似的較高流明輸出，必需將燈泡內(nèi)的放電路徑的長度增大至大于約60cm。采用現(xiàn)有技術(shù)中的平行的延伸管12a、12b、12c和12d(以及多達八個的延伸管)，會降低效率，因為大量的延伸管端部設(shè)置在殼體14的頂部內(nèi)，導(dǎo)致端部產(chǎn)生的光損失。另外，由于每一延伸管的長度受到其中要使用緊湊熒光燈的照明燈具的尺寸的限制，必需繞殼體14的頂部外周緣設(shè)置大量的延伸管。通過圍繞殼體14的頂部的外周緣密布多個延伸管，可以理解到這樣一個情況對于在每一延伸管的背部產(chǎn)生的光來說，這種光必須會受到其它延伸管的背部的反射，從而導(dǎo)致顯著的光量損失。換句話說，只有在延伸管的面向外的部分上產(chǎn)生的光是有效的，這種光沒有象每一延伸管的背側(cè)產(chǎn)生的光那樣受到多個其它表面的反射。
還應(yīng)注意的是，通過沿殼體14的頂部的外周緣布置多個延伸管，在燈泡12的頂部會形成一個較大的空間，形成一個無光輸出的空間。如果要將現(xiàn)有技術(shù)的緊湊型熒光燈10用于為下照射或閱讀光用途而設(shè)計的照明燈具中，使光按與傳統(tǒng)的A型(A-line)白熾燈相似的方式從燈頂部向下輻射是重要的。燈10的暗區(qū)(dead space，或稱死區(qū))還受到所呈現(xiàn)的“閃光燈”現(xiàn)象之缺點的影響，這種現(xiàn)象可發(fā)生于深鏡面反射燈具中，在這里，“閃光燈”是定義當朝向天花板觀看時對燈具中的燈的反射狀態(tài)的觀察效果的術(shù)語。當在燈下走動并注意光源時，如果燈圖象很快地由亮變暗，從而引起人們對光源的注意力，“閃光燈”現(xiàn)象是有害的。
采用根據(jù)本發(fā)明形成的如圖2所示的用于緊湊型熒光燈30的螺旋形燈泡結(jié)構(gòu)32，可基本上消除現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)緊湊型熒光燈10中存在的問題。燈泡32是按雙螺旋(線)結(jié)構(gòu)形成的。這種結(jié)構(gòu)可描述為一個螺旋線圈，此線圈從一端開始，繞中心軸卷繞上升，爾后在頂部橫向延伸并開始相對于第一線圈(線圈起始上升至頂部的部分)偏移180°卷繞下降。按這種方式，上升的線圈部分與下降的線圈部分是交替排列的，并容許形成開口的螺旋結(jié)構(gòu)。換句話說，采用雙螺旋結(jié)構(gòu)，在螺旋形燈泡的上升和下降部分之間提供了間隙。這種間隙的優(yōu)點在于，在螺旋形燈泡32的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的光可以更容易地從此內(nèi)側(cè)區(qū)域向外輻射，而不會象諸如現(xiàn)有技術(shù)中的U形結(jié)構(gòu)之類的直燈泡結(jié)構(gòu)中那樣，內(nèi)側(cè)的光要被其它管多次反射或穿過其它管，從而由于吸收而導(dǎo)致部分光損失。
圖2所示的螺旋形燈泡32的另一優(yōu)點是不存在陡變的角部或橋接部分，而要由玻璃制成的這些部分正如現(xiàn)有技術(shù)的U形燈中那樣，其壁厚是小于主管部分的。采用連續(xù)的螺旋形結(jié)構(gòu)的燈泡32，提供了更堅固的燈，而不象已有的緊湊型熒光燈泡那樣容易損壞。螺旋形燈泡結(jié)構(gòu)的再一個優(yōu)點是，燈的總高度大為減小，以使本發(fā)明的光可安裝于為A-19尺寸的白熾燈設(shè)計的照明器具中。現(xiàn)有技術(shù)的緊湊型熒光燈采用U形管結(jié)構(gòu)，它延伸超過了這類照明器具的邊緣，因此無法被接受。
當直視此圖時，圖2的螺旋形燈泡32呈現(xiàn)半球形的外部輪廓；即，兩側(cè)不是直的，而是逐漸變細的，變細程度更接近于本發(fā)明要替代的常規(guī)白熾燈的形狀?？梢岳斫?，按這種方式，來自于燈泡32的光分布將比具有直上和直下的U形燈泡的常規(guī)緊湊型熒光燈的光分布更均勻。
采用雙螺旋結(jié)構(gòu)的燈泡32，對于端部32a和32b來說還有進一步的優(yōu)點，端部32a和32b在進入殼體的頂部36時，是按形成螺旋形燈泡32的角度，從燈泡32的外表面區(qū)域進入的，而不是象單螺旋結(jié)構(gòu)所需的中心進入方式。這種端部32a始于外側(cè)的結(jié)構(gòu)可由以與螺旋(線)節(jié)距(picth)相同的角度形成的端部或者以如圖2所示的向內(nèi)伸展的角度形成的端部實現(xiàn)。另外，采用這種有一定角度的進入結(jié)構(gòu)，端部32a和32b會有更少的面積設(shè)置于要造成光損失的殼體的頂部36內(nèi)，并且各端部32a和32b是彼此分離的，由此實現(xiàn)了熱控制(即分散熱量)的優(yōu)點。
設(shè)置于燈泡32的端部32a和32b之內(nèi)的是電極38，這些電極電連接至安裝在殼體34內(nèi)的鎮(zhèn)流電路40上。鎮(zhèn)流電路40能有效地利用通過螺絲燈座42接收的導(dǎo)線功率并將這種線功率轉(zhuǎn)換成合適的信號，以便將緊湊型熒光燈30激勵至放電狀態(tài)。詳細討論鎮(zhèn)流電路40的工作原理，請參考1994年8月23日授予Nerone的美國專利5341068，此專利轉(zhuǎn)讓給了與本發(fā)明相同的受讓人。
圖3中示出了燈泡32的頂視圖，從此圖可以更清楚地看出這種燈泡32的頂部的向內(nèi)傾斜的結(jié)構(gòu)。除了向內(nèi)傾斜的結(jié)構(gòu)更接近白熾燈的形狀這種事實之外，可以看出，燈泡32的較大頂部面積由燈泡的螺旋部分所覆蓋，由此減小了無光輸出的空間。采用這種結(jié)構(gòu)，會有較多的光從燈頂部向外輻射，這對于需要向下照明的照明應(yīng)用來說是重要的，例如在內(nèi)凹式照明器具中或閱讀場合中。這種向內(nèi)傾斜的結(jié)構(gòu)對于從根本上減輕“閃光燈”問題也是有效的，正如前面所討論的，“閃光燈”問題是指當在光源下行走時燈的視覺效果快速由亮至暗的現(xiàn)象。通過在燈頂部填充(filling)，光源的反射在開始觀看時將顯得明亮，但它不會隨燈頂部成為焦點而急劇變化，并且在熄滅之前一直維持明亮狀態(tài)。當然，除了燈泡32的向內(nèi)傾斜的頂部的功能方面的優(yōu)點之外，還有另外一個優(yōu)點，即，這種結(jié)構(gòu)比采用U形燈泡的常規(guī)緊湊型熒光燈更具美感。
為制造用于本發(fā)明的緊湊型熒光燈30的螺旋燈泡32，可能使用一個心軸(未示出)。由本發(fā)明要涉及到的任一種燈泡之螺旋設(shè)計均可在一個簡單的螺旋心軸上形成；此心軸可以是刻有螺旋槽的直棒。也可在杯形模具內(nèi)形成螺旋燈泡，此模具內(nèi)側(cè)形成有螺旋槽。螺旋槽可切制成螺旋內(nèi)徑之深度。應(yīng)注意的是，對于任一種這類工具而言，頂部必須向內(nèi)逐漸變細，以容許形成燈泡32的向內(nèi)逐漸變細的頂部?？稍谛妮S的頂尖上形成一個槽，以容許形成連通上升螺旋方向至下降螺旋方向的橫跨玻璃管。為形成螺旋燈泡32的雙螺旋，直玻璃管被加熱至其軟化或可加工溫度范圍，并定中于加工工具(未示出)上，而且工具轉(zhuǎn)動并沿軸線性移動，從而使軟化管成為螺旋形，或者反之，即軟化管繞工具移動或卷繞。在準備用于制造外側(cè)輪廓為半球形的燈泡的心軸時，建議采用可拆心軸。通過靠近端部32a和32b經(jīng)由燈泡底部的較小直徑開口擰下拆開的心軸，這種可拆心軸容許在定型之后取下燈泡32。
如圖4所示，本發(fā)明中提供了燈泡的另一實施例，此燈泡42具有基本上直的側(cè)邊輪廓，但若從線4-4上方觀視，燈泡的頂部形成半球形狀。還應(yīng)注意的是，為實現(xiàn)不同的功率、流明輸出及結(jié)構(gòu)，組成燈泡32或42的雙螺旋的圈(匝)數(shù)是可以改變的。另外要指出的是，所示出的燈泡42帶有一個插頭部件44，并且安裝在反射式或其它類型的燈具46中。本發(fā)明提供的燈泡32或42與現(xiàn)有技術(shù)的緊湊型熒光燈相比具有顯著的優(yōu)點，即，有更多的光直接從半球形頂部輻射出來，而且也有更多的光從下部間接地輻射或反射。
盡管上面描述的實施例構(gòu)成了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可做出多種修改。例如，燈泡32可不采用直的或半球形的側(cè)邊輪廓，而是形成向內(nèi)傾斜的下部，即呈錐形。另外，雖然燈和鎮(zhèn)流電路是以整體方式示出的，但本發(fā)明也可采用分離的燈和插頭部件，其中燈泡安裝在帶有外伸的引線的連接座(adapter post)上。再一個實施例是，用一些其它的發(fā)光材料或者(事實上)通過使用氖氣的彩色放電替代熒光涂層和填充氣體。
權(quán)利要求
1.一種低壓放電燈，包括燈泡，具有帶熒光涂層的內(nèi)表面，并包含可被激勵至放電狀態(tài)的氣態(tài)填充物；殼體，所述燈泡安裝在此殼體上；和其中所述燈泡是由管狀材料形成的，并經(jīng)過螺旋盤繞，即形成大體上為半球形的外部輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放電燈，其中所述燈泡具有一個頂部，此頂部以向內(nèi)逐漸變細的方式形成并包括一個中心延伸部分，向內(nèi)逐漸變細的頂部和所述中心延伸部分以如此方式組合，即它們基本上覆蓋所述燈泡的頂部，并由此在所述頂部上提供了大致均勻的光輸出分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的放電燈，其中所述燈泡的端部按一定角度伸入所述殼體的頂蓋部分中，以使由所述殼體的所述頂蓋部分覆蓋的燈泡的表面積降至最小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的放電燈，其中所述燈泡的所述端部從沿所述燈泡的外周邊的點處伸入所述殼體中。
5.一種低壓放電燈，包括燈泡，內(nèi)含可激勵至放電狀態(tài)的氣態(tài)填充物；殼體，其上安裝所述燈泡；電路裝置，設(shè)置在所述殼體內(nèi)，用于將所述氣態(tài)填充物激勵至放電狀態(tài)；和其中所述燈泡是由管狀材料形成的，并以雙螺旋方式成型，且在中心部分形成有空心區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的放電燈，其中所述燈泡包括彼此相對分開預(yù)定間隔的側(cè)部；借助于所述燈泡的所述雙螺旋形狀，所述預(yù)定間隔能有效地容許從繞所述空心區(qū)域設(shè)置的管部分的背面產(chǎn)生的光輸出穿過此間隔向外輻射。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的放電燈，其中所述燈泡具有一個頂部，此頂部以向內(nèi)逐漸變細的方式形成并包括一個中心延伸部分，向內(nèi)逐漸變變細的頂部和所述中心延伸部分以如此方式組合，即它們基本上覆蓋所述燈泡的頂部，并由此在所述頂部上提供了大致均勻的光輸出分布。
8.一種低壓放電燈，包括燈泡，它具有帶熒光涂層的內(nèi)表面，并包含可激勵至放電狀態(tài)的氣態(tài)填充物；殼體，其上安裝所述燈泡；鎮(zhèn)流電路，設(shè)置于所述殼體內(nèi)，并能有效地將所述氣態(tài)填充物激勵至放電狀態(tài)；和其中所述燈泡是以螺旋形狀構(gòu)成的，并具有一個頂部，此頂部以向內(nèi)逐漸變細的方式形成并包括一個中心延伸部分，向內(nèi)逐漸變細的頂部和所述中心延伸部分是這樣組合的，即它們基本上覆蓋所述燈泡的頂部，并由此在所述頂部上提供大致均勻的光輸出分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的放電燈，其中所述燈泡的端部按一定角度伸入所述殼體的頂蓋部分中，以使由所述殼體的所述頂蓋部分覆蓋的燈泡的表面積降至最小。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有雙螺旋形的燈泡的緊湊型熒光燈。燈泡形成大致為半球形的側(cè)輪廓，由此提供了近似于常規(guī)的A型白熾燈的光分布。燈泡還設(shè)有一頂部，此頂部向內(nèi)逐漸變細并具有橫連部分，橫連部分從頂部區(qū)域提供了大致均勻的光分布。燈泡的開口螺旋結(jié)構(gòu)還能有效地容許從螺旋燈泡的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的光以最小損失量穿過開口螺旋結(jié)構(gòu)，而直燈泡結(jié)構(gòu)則會產(chǎn)生較大的光損失。
文檔編號H01J61/32GK1140328SQ96104138
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, M·拉布茲基, J·R·拉爾 申請人:通用電氣公司