CN101304957A - 玻璃密封件和具有该密封件的电灯 - Google Patents
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Abstract
提供玻璃密封件和具有该密封件的电灯。灯包括密封玻璃体、穿过密封玻璃体的引入线、包封各引入线并将它们与密封玻璃体隔开的高电阻玻璃层。高电阻玻璃层以提供玻璃密封件气密包封的形式与引入线和密封玻璃体两者接合。
Description
背景技术
本发明涉及电灯的玻璃密封结构,更具体而言,涉及灯的内室和外界之间的气密密封件。本发明还涉及利用该密封件制造的灯。
高电阻铅玻璃用于制造电灯中的气密密封和电绝缘部件。由于环保的要求近来无铅玻璃已取代了铅玻璃。
美国专利No.5,391,523披露了几种使用具有SiO2基高电阻无铅玻璃组合物作为密封玻璃的灯结构。灯的密封件和芯柱或支座由无铅玻璃组合物制成。在楔座灯(wedge-base lamp)的情况下,整个泡壳或外壳由无铅玻璃组合物制成。
美国专利No.3,723,790披露了一些电气制品,例如具有杜美(dumet)导电体和密封导电体的玻璃封壳的电灯和电管(electric tube)。杜美丝是制造导电体所用的一类已知的金属丝,其由镍铁合金芯部和外部的铜涂层构成。铜涂层用于吸收密封操作过程中可能产生的应力。根据芯部合金的具体组成,存在不同的杜美金属。玻璃封壳和芯柱整体由特定的电气密封玻璃组合物构成并且可由钠钙玻璃外壳构成,钠钙玻璃外壳利用电气密封玻璃芯柱作为中间部件连接到导电体上。
在上述专利所描述的构造中,密封玻璃部件例如整个外壳或芯柱整体由昂贵的高电阻玻璃组合物制成。该特征涉及铅含量高的玻璃组合物或等效的绝缘无铅玻璃,但两者均比普通钠钙玻璃昂贵的多。
特别需要降低用于制造电灯玻璃部件的材料的成本。同时要求保持引入线(lead in wire)之间的高电阻。
发明内容
在本发明的示范性实施方案中,电灯用玻璃密封件(glass sealing)包括密封玻璃体、穿过密封玻璃体的多根引入线、包封各个引入线并将它们与密封玻璃体隔开的高电阻玻璃层。高电阻玻璃层以提供玻璃密封件气密包封的方式与引入线和密封玻璃体两者接合。
在本发明另一方面的示范性实施方案中,电灯包括外壳、芯柱和上述玻璃密封件。密封玻璃体与电灯的芯柱是一体的且芯柱与外壳接合。
在本发明另一方面的示范性实施方案中,电灯包括外壳和上述玻璃密封件。密封玻璃体与电灯的外壳是一体的。
所提出的玻璃密封件具有多个超越现有技术的优势。发现仅需将昂贵的高电阻玻璃材料的薄层用于灯引入线之间的适当电绝缘。高电阻玻璃薄层允许使用低成本玻璃组合物作为由软玻璃(soft glasss)组成的灯构造中的密封玻璃材料。低成本密封玻璃的需要量大大高于薄层高电阻玻璃的需要量。对于玻璃部件由一种玻璃组合物制成的灯,例如楔座灯,玻璃部件可由低成本玻璃例如钠钙玻璃制成,代替昂贵的无铅玻璃或铅玻璃材料。在由外壳和芯柱组成的灯中,外壳和芯柱均可由低成本玻璃材料例如钠钙玻璃制成。
附图说明
现参考附图说明本发明,其中:
图1显示玻璃密封件的截面;
图2显示具有带图1所示玻璃密封件的芯柱的车灯的局部纵向截面;
图3显示具有外壳的楔座玻璃灯,其中图1所示玻璃密封件由外壳的一部分形成;
图4显示具有带图1所示玻璃密封件的外壳的悬挂式灯(festoon lamp);
图5显示具有带图1所示玻璃密封件的芯柱的普通白炽灯。
具体实施方式
在本发明中,术语玻璃密封件用作灯结构的一部分用于大气环境和灯内室之间的气密包封。玻璃密封件可连接到灯的玻璃外壳上或者灯的外壳可与玻璃密封件形成一体。
在由软玻璃组成的电灯例如白炽灯、荧光灯、低功率高强度放电灯和楔座灯中,铅玻璃或高电阻无铅玻璃用于制造包封引入线的例如封接或密封部件。
应用高电阻玻璃的根本原因在于提供适当的玻璃-金属密封,以防止空气漏入灯中。引入线之间的电势差造成离子迁移,主要为碱金属离子迁移,从而由引入线金属表面上和周围玻璃区域中的电解造成组成变化。由于组成变化而改变的绝对热膨胀(specific thermal expansion)造成引入线和玻璃之间的膨胀失配。膨胀失配造成灯的开裂和漏气。特别是在直流电压驱动的灯中存在碱金属离子迁移,但在施加交流电压的灯中也存在离子迁移。要求引入线周围的材料具有电绝缘性以降低离子迁移。铅玻璃或高电阻无铅玻璃用于电绝缘和适当的玻璃-金属密封。
现参考图1,示出了玻璃密封件1的截面。以在引入线5和密封玻璃体4之间使用高电阻玻璃层6的方式将引入线5装在密封玻璃体4中,高电阻玻璃层6包封相应引入线5穿过密封玻璃体4材料的部分。高电阻玻璃层6的厚度为至少10微米,优选为10-500微米,Tk100值大于220℃,优选Tk100大于270℃。Tk100为根据ASTM C 657-72(1)标准电阻率(specific electricresistance)等于108Ω时的温度。
选择或调节玻璃层6的厚度及其热膨胀系数,从而实现密封体4和玻璃层6的无开裂配合。为此,玻璃层6的热膨胀系数为85-115 10-7l/K。如果热膨胀系数为90-110 10-7l/K则更可能实现无开裂配合。
高电阻玻璃层6可沉积在引入线5上或者可以小直径管的形式在引入线5上拉制(pull over)。管壁的厚度即高电阻玻璃层6的厚度例如可为100-500微米。为在引入线周围整个区域中提供足够大的电阻,所沉积的覆盖层需为至少10微米厚。将所沉积的玻璃层6或拉制的管熔接在引入线5和密封玻璃体4二者上以提供玻璃密封件1的气密包封。
用于高电阻玻璃层6的材料可选自各种玻璃材料,优选SiO2基无铅玻璃材料。
杜美合金为常用于构成引入线5的结构材料组分。杜美合金具有FeNi芯、Cu层和Cu2O层的结构。在特殊情况下,可额外将Ni层施涂在杜美合金的表面上。在本发明的一种实施方案中,高电阻玻璃层6沉积在杜美合金引入线5的表面上。
根据电灯的制造和工作条件,密封玻璃体4可由几种不同的玻璃材料制成。对于大多数灯结构,钠钙玻璃是密封玻璃体4材料经济且公知的选择。
在现有技术中,外壳的密封部件或灯的芯柱具有双重作用:气密密封和电绝缘。在本发明的实施方案中,作为密封玻璃体4的外壳或芯柱只有一种作用:气密密封。密封玻璃体4作为灯的气密密封件,而引入线5周围的高电阻玻璃层6同时提供电绝缘和气密密封。
利用玻璃密封件制成的芯柱构建的白炽车灯可见图2。在本发明的该实施方案中,灯的结构与公知的白炽车灯类似,密封构造存在一些差异。芯柱24与外壳22熔接在一起,引入线23、25嵌在芯柱24中。灯丝21连接在引入线23、25上。区别在于SiO2基高电阻玻璃层沉积在引入线23、25上。芯柱24的玻璃材料可与密封玻璃体4相同,从而芯柱24和外壳22两者可由廉价的钠钙玻璃材料制成。
在图3中,作为本发明的另一实施方案,示出了泡壳管32具有图1所示玻璃密封件的楔座玻璃灯。利用SiO2基高电阻玻璃层包封引入线33、34。泡壳管32与熔接在引入线33、34表面上的层熔接在一起。泡壳管32实际上形成由经济型钠钙玻璃制成的密封玻璃体。换言之,密封玻璃体4与泡壳管32是一体的。
作为本发明另一实施方案的悬挂式灯如图4所示。上述灯结构和悬挂式灯之间的明显差别在于悬挂式灯具有两个接合在玻璃管上的底座构件。引入线43、44连接在底座构件的内表面上。灯丝41在两根引入线43、44之间与它们的端部相接。引入线43、44穿过玻璃管42的两个相对端。在本发明的该实施方案中,所沉积的SiO2基高电阻玻璃层覆盖引入线43、44或者至少覆盖它们相应穿过的部分。玻璃管42和经沉积的引入线43、44熔接在一起以提供灯的气密密封。玻璃管42的材料是廉价的钠钙玻璃。
作为本发明另一可能的实施方案,构造图5所示常用的白炽灯,使芯柱54和外壳52两者作为包括密封体的整体玻璃结构的一部分,其中后者插入图5中的Edison型灯座56中。该灯结构还包括穿过密封玻璃体的引入线53、55。芯柱54与外壳52熔接在一起,而被包封高电阻玻璃层覆盖的引入线53、55嵌在芯柱54中。换言之,密封玻璃体与芯柱54是一体的。灯丝51连接在引入线53、55在外壳52内的一端,而引入线53、55的另一端连接在灯座56上。
本发明可用于具有引入线的任何其他类型的灯。经济方面使得制造中使用更少量的高价特种玻璃,在任何照明工业领域中这是明显的优势。
Claims (27)
1.一种电灯用玻璃密封件,包括密封玻璃体、穿过所述密封玻璃体的多根引入线、包封各个所述引入线并将它们与所述密封玻璃体隔开的高电阻玻璃层,所述高电阻玻璃层以提供玻璃密封件气密包封的形式与所述引入线和所述密封玻璃体两者接合。
2.权利要求1的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层的厚度为至少10微米。
3.权利要求2的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层的厚度为10-500微米。
4.权利要求1的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层为在各个所述引入线上拉制的管状。
5.权利要求4的玻璃密封件,其中所述管的壁厚为100-500微米。
6.权利要求1的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层具有大于220℃的Tk100值。
7.权利要求6的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层具有大于270℃的Tk100值。
8.权利要求1的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层的热膨胀系数为85-115 10-7l/K。
9.权利要求8的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层的热膨胀系数为90-110 10-7l/K。
10.权利要求1的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层沉积在所述引入线上。
11.权利要求1的玻璃密封件,其中所述高电阻玻璃层由SiO2基无铅玻璃材料制成。
12.权利要求1的玻璃密封件,其中所述引入线具有FeNi芯、Cu层和Cu2O层的结构。
13.权利要求12的玻璃密封件,其中在所述引入线的表面部分上施涂附加Ni层。
14.权利要求1的玻璃密封件,其中所述密封玻璃体由钠钙玻璃制成。
15.一种具有玻璃密封件的电灯,包括外壳、芯柱、密封玻璃体、穿过所述密封玻璃体的引入线、包封各个所述引入线并将它们与所述密封玻璃体隔开的高电阻玻璃层,所述高电阻玻璃层以提供所述玻璃密封件气密包封的形式与所述引入线和所述密封玻璃体两者接合,以及所述密封玻璃体与所述电灯的芯柱是一体的,并且所述芯柱与所述外壳接合。
16.权利要求15的电灯,其中所述芯柱由钠钙玻璃制成。
17.权利要求15的电灯,其中所述外壳由钠钙玻璃制成。
18.权利要求15的电灯,其中所述高电阻玻璃层的厚度为至少10微米。
19.权利要求18的电灯,其中所述高电阻玻璃层的厚度为10-500微米。
20.权利要求15的电灯,其中所述高电阻玻璃层为壁厚为100-500微米的管状。
21.权利要求15的电灯,其中所述高电阻玻璃层具有大于220℃的Tk100值。
22.权利要求21的电灯,其中所述高电阻玻璃层具有大于270℃的Tk100值。
23.权利要求15的电灯,其中所述高电阻玻璃层的热膨胀系数为85-11510-7l/K。
24.权利要求23的电灯,其中所述高电阻玻璃层的热膨胀系数为90-11010-7l/K。
25.权利要求15的电灯,其中所述高电阻玻璃层沉积在所述引入线上。
26.一种具有玻璃密封件的电灯,该电灯包括外壳、密封玻璃体、穿过所述密封玻璃体的引入线、包封各个所述引入线并将它们与所述密封玻璃体隔开的高电阻玻璃层,所述高电阻玻璃层以提供所述玻璃密封件气密包封的形式与所述引入线和所述密封玻璃体接合,并且所述密封玻璃体与所述电灯的外壳是一体的。
27.权利要求26的电灯,其中所述外壳由钠钙玻璃制成。
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