CN101432842B - 灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在外封壳内包括光源的灯，外封壳以气密性方式连接到灯基底。根据本发明，灯基底大体上由金属制成。

Description

灯

本发明涉及包括在以气密性方式连接到灯基底(lamp base)上的外封壳内的发光物体的灯。特别地，本发明涉及高压放电灯。

这样的灯从DE 3028405中已知，DE 3028405描述了带有以气密性方式连接到灯基底上的玻璃外封壳的放电灯。在DE 3028405中描述的灯基底是通过熔化过程连接到外封壳的玻璃板。已知的灯的玻璃板提供有用作接触件的引脚。已知的灯具有相对地简单的构造，这允许了简化的工业生产。

已知的灯具有的缺点是玻璃板灯基底和玻璃封壳之间通过熔化过程产生的连接在玻璃内导致了应力，这缩短了灯的使用寿命且特别是经受显著的温度循环的高压放电灯的使用寿命。在玻璃内的应力可能导致裂缝，通过裂缝氧能穿透外封壳。它们也增加了灯对因机械冲击或振动的破裂的敏感性。

本发明的目的是消除或至少减轻以上的缺点。

根据本发明，在开头段落中提及的类型的灯包括大体上由金属制成的灯基底。

根据本发明的灯保证了更好的对外封壳的裂缝和泄漏的抵抗，同时维持了相对简单的构造而允许简化的工业组装。

根据本发明的灯具有另外的优点，即金属基底用作发光物体和灯座之间的界面。灯座可以是插座或整合的电路板。

根据本发明的灯具有进一步的优点，即金属基底用作散热器，它允许减小灯的尺寸。金属基底也可以包括对灯的识别，因此避免了在根据本发明的灯的生产过程中需要的分开的识别步骤。

根据本发明的灯内的灯基底大体上由金属制成。在此描述中，“大体上由金属制成”被理解为意味着金属基底可以包括非金属部分，例如用于将连接件与金属基底绝缘的部分。用于灯基底的合适的金属是那些具有接近外封壳材料的热膨胀系数(CTE)的CTE的金属。

根据本发明的灯的优选实施例的特征在于外封壳通过搪瓷以气密性方式连接到金属灯基底。在本领域中，搪瓷也已知为釉料、密封釉料、密封玻璃或密封陶瓷。搪瓷优选地以预成形环的形式提供。预成形环的使用显著地简化了高压放电灯的制造。典型地，外封壳以搪瓷通过将搪瓷环在低于600摄氏度的温度下熔化来固定到金属基底上。外封壳在此温度下不熔化的事实有助于外封壳相对于金属基底的精确的定位且防止在外封壳内建立应力。搪瓷环可以通过金属基底加热，金属基底又例如通过高频发生器或红外热源被加热。

搪瓷的成分选择为使得搪瓷的CTE接近封壳的CTE和金属基底的CTE，或在封壳的CTE和金属基底的CTE之间。为将金属基底的CTE与封壳的CTE匹配，基底优选地由FeNiCo合金制成。

当外封壳具有与金属基底大约相同的CTE时，外封壳和基底之间的连接可以通过直接地将外封壳熔化到灯基底上完成。直接熔化连接可以通过升高密封区的温度同时将外封壳压靠金属基底而形成。

以此方式，玻璃被均匀地加热，因此避免了在玻璃封壳内形成内应力。

根据本发明的灯的另一个优点是与具有夹紧密封的基底的灯相比它的更高的对破裂的机械抵抗。

根据本发明的灯包括电光源。电光源可以是白炽灯丝、放电容器或LED。根据本发明的灯优选地是包括提供有可电离填充物的放电容器(灼热器)的高压放电灯。高压放电灯具有带陶瓷壁的灼热器，或具有由石英或石英玻璃制成的灼热器。这样的高压放电灯广泛地使用在大范围的不同的应用中且将高发光效能和有利的颜色特性加以组合。在本说明书和权利要求书中，放电容器的陶瓷壁被理解为是由如下材料的一种制成的壁：单晶金属氧化物(例如蓝宝石)、半透明的致密烧结的多晶金属氧化物(例如，Al₂O₃、YAG)和半透明的致密烧结的多晶金属氮化物(例如AlN)。石英和石英玻璃被理解为是具有至少95％的SiO₂含量的玻璃。

根据本发明的灯的外封壳可以是软玻璃、硬玻璃、石英玻璃、石英或陶瓷材料，如以上所描述。

光源一般地包括两个供电导体。灯基底优选地是第一接触件，它连接到第一供电导体。基底作为用于使用在已知的灯中的引脚的接触件的优点是灯的长度显著地减小且因此有助于进一步地减小根据本发明的灯的尺寸。

第二接触件可以提供在灯基底内。在此情况中，第二接触件与灯基底绝缘。第二接触件优选地放置在灯基底的中心且连接到第二供电导体。第一接触件和第二接触件优选地提供了放电容器连接的机械支撑和放电容器内的电极与高压放电灯的外部之间的电接触。

定位在灯基底中心的第二接触件的优点是它便于使灯基底中心用作参考定位点，用于将灼热器以高尺寸精确性放置在灯的中心处，这有利于实现沿灯的外封壳周围的均匀的温度，以及大体上各向相同的光分配。当灯放置在反射器中且灯的光束应尽可能均匀时，以高尺寸精确性放置在灯中心的灼热器是特别地有利的。

外封壳以气密性方式连接到灯基底。控制外封壳内的氛围提供了保护供电导体抗氧化的可能性。措词“控制外封壳内的氛围”被理解为意味着将外封壳排空或填充以限定的气体环境，这特别是无例如氧的氧化剂的气体环境。

根据本发明的灯的优选实施例的特征在于在灯基底内提供了用于排空外封壳的排气口。这具有的优点是当光源(例如放电容器)和外封壳已安装在灯的灯基底上后，外封壳可以通过排气口被排空。此排气口可以以基底内的孔或管形成，孔或管可以在外封壳已被排空或填充以气体后通过焊接容易地封闭。在优选的实施例中，接触件(例如第二接触件)用作排气口。因而接触件可以包括管，通过管可以将外封壳排空。这具有进一步地简化的灯构造的优点。

优选地在外封壳内使用吸气剂以吸收杂质，例如水、氢、氧或碳氢化合物的混合物。在根据本发明的灯中，吸气剂可以靠近金属基底放置。这样放置的吸气剂的优点是它不干涉发光物体的光束。特别地在反射器中，这不仅导致灯的更高的光输出，而且保护吸气剂不被反射的光和光源产生的红外辐射(照射)的过度加热。吸气剂一般地放置在发光物体的另一侧，以避免因形成外封壳和基底之间的连接要求的温度的吸气剂中毒。在根据本发明的灯中的金属基底的优点是它允许灯被迅速地密封且在相对地低的温度下密封，因此避免了靠近灯基底放置的吸气剂的中毒。

根据本发明的灯的优选实施例包括在外封壳内的光源组件，外封壳是抛物线反射器。以抛物线反射器作为外封壳的灯的优点体现在其生产过程中。已知的反射器构建在灯座上，带有通过基底的第一供电件且带有第二供电件，第二供电件必须连接到外部接触点，如在美国专利2003/0001502中描述。当完成连接后，透镜或前玻璃以气密性方式密封到抛物线反射器上。根据本发明的灯的生产过程具有的优点是整体的反射器封壳和透镜或前玻璃可以以气密性方式连接到灯基底，连接后反射器可被排空和/或填充以合适的气体。

根据本发明的灯的优点是通过将发光物体安装在放置在中心的第二接触件上而将发光物体精确地定位在反射器焦点上。带有反射器作为外封壳的灯的另一个优点是反射器内用于发光物体的缝隙可以更小，这导致灯的更高的光效。

在光源和反射器组件的替代实施例中，包括外封壳的光源安装在反射器内。因此提供了反射器设计的更大的自由度，因为光源，例如放电容器具有其自己的环境条件。

根据本发明的基底的进一步的优点是它能容易地适合于配合合适的已知的灯头。灯头例如可以是常规的E27到E40灯头，或卡口座类型的灯头。灯头可以容易地焊接到金属基底，例如通过激光焊接或电阻焊接。在替代实施例中，金属基底可以容易地提供有使得它配合合适的座的轮廓。

根据本发明的灯的另一个优点是相对于带有已知灯头的灯降低了其长度。这提供了将电子部件引入灯头内的机会，例如触发器。高压放电灯一般地需要触发器以产生高的触发电压。这要求在灯和触发器之间的良好地绝缘的供电件。根据本发明的灯因此具有的优点是灯头可以进一步地提供有触发器，因此避免了在灯外高压供电件中短路的风险。

本发明进一步涉及了包括外封壳内的光源的双端灯，双端灯在两侧以气密性方式连接有灯基底，且其特征在于灯基底大体上由金属制成。根据本发明的双端灯具有的优点是两个灯基底可以用作接触件，因此避免了在基底的一个中对绝缘接触件的需要。

现在将参考附图详细解释本发明，各图为：

图1A是根据本发明的灯的透视图，在此图中灯是高压放电灯。

图1B是图1A中示出的高压放电灯的截面示意图。

图2是根据本发明的灯的替代实施例的透视图，带有UV增强器和提供有轮廓的灯基底。

图3示出了根据本发明的灯的替代实施例，其中外封壳是反射器。

图4是根据本发明的灯的双端样式的透视图。

图5A示意性地示出了包括石英灼热器和提供有灯头的基底的替代实施例。

图5B示出了图5A的灯的供电导体构造的部分的细节。

图是纯粹地示意性的且未按比例绘制。为清晰的原因，一些尺寸被明显地夸大了。在图中，为相同的部件尽可能赋予相同的参考数字。

图1A中的高压放电灯包括放电容器11作为绕纵向轴线22布置的光源。放电容器11封闭了提供有可电离填充物的放电空间13，例如包括汞、金属卤化物和稀有气体的填充物。在图1A和图1B的例子中，放电容器11具有第一颈形状的部分2和第二相对的颈形状的部分3，第一供电导体4和第二供电导体5分别通过它们，延伸到布置在放电空间13内的电极对6、7。供电导体4提供有吸收一方面是放电容器和另一方面是供电导体之间发生的热膨胀差异的环40。高压放电灯进一步提供有金属灯基底8。灯基底8通过第一接触件17和第二接触件18支撑了放电容器11，第一接触件17和第二接触件18连接到第一供电导体4和第二供电导体5。在图1A和图1B的例子中，放置在灯基底8中心的第一接触件17与灯基底通过绝缘体19绝缘。另外，第二接触件18连接到灯基底8且通过在放电容器11旁延伸的连接导体16连接到第二供电导体5。灯基底8也支撑了外封壳1。外封壳以气密性方式通过搪瓷15密封到金属灯基底。合适的搪瓷或釉料的例子是由Electroglass制造的釉料(类型EG7578或EG2000)和由Shott制造的釉料(类型G0225或G01975)。搪瓷形成了金属灯基底8和外封壳1之间的气密性连接。连接通过将搪瓷环加热到至多500摄氏度的温度形成。

在实际的实施例中，至少一个接触件由灯基底内的穿通管形成，允许将供电导体的一个固定在所述的穿通管内。替代地，可以在灯基底内提供两个穿通管。在这些穿通管内的固定可以通过电阻焊接、激光焊接或卷边来实现。使用穿通管作为接触件的优点是更稳健的结构以及更简单的灯制造，这有助于在大规模工业制造过程中实现光源的高精确性定位。

根据本发明，外封壳1以气密性方式连接到灯基底8。供电导体4、5被很好地保护以防氧化，因为外封壳内的氛围被控制。供电导体4、5的防氧化的结果是供电导体4、5可以相对地靠近放电容器11定位。

接触件17优选地是用于排空外封壳1的排气管或排气口。以此方式，当放电容器11和外封壳1已安装在高压放电灯的灯基底8上后，外封壳1可以通过排气管17被排空。在排空后且如果希望，在外封壳内部提供希望的氛围后，将排气管17密封。排气管作为接触件的进一步的优点存在于在将供电导体焊接到接触件而导致了更高的光源定位精确性时和在密封管时的灯的制造中。如果灯基底8是由像vacovit或Alloy 42的NiFeCr合金制成的则是有利的。

灯基底8可以以高尺寸精确性制造。灯基底8具有附加的优点，即它可以制成是反射的或给出的浅颜色，例如白色或淡灰色。通过使用反射材料或带有浅颜色的材料，实现的是由放电容器11发出的光将反射为可用的束角，因此增加了灯组件的发光效率或总效率。因此防止了入射到灯基底8的光从光束中损失，光束可以通过反射器形成。另外，当灯基底8在其面向离开放电容器11的表面处具有(平的)平面时是有利的。此表面可以靠着灯座安装，例如载体，例如反射器，且因此是用作用来定位放电容器11的参考的合适的表面。在进一步的优选实施例中，灯基底8的面向放电容器的表面具有中心凸台，它用于在灯的制造期间相对于灯基底8定心放电容器11和搪瓷环。

对于根据本发明的具有高压放电容器作为光源的灯，外封壳1优选地由石英玻璃、硬玻璃或像多晶氧化铝的陶瓷材料制成。对于例如合并了白炽灯丝作为光源的灯，外封壳可以选择地由软玻璃制成。外封壳1优选地通过搪瓷15固定到灯基底8。优选地是，搪瓷提供为预成形的环的形式。使用这样的预成形的环很大地改进了在制造高压放电灯期间放电容器11的定位精确性。搪瓷的选择取决于外封壳1的材料和灯基底8的材料。

在图1A和图1B中描述的分别带有额定功率为35W和75W的实际的灯的实施例中，灯提供有由Philips制成的CDM类型的放电容器，以稳定运行期间大约90lm/W的功效产生了具有大约3000K的色温的光。外封壳和灯基底沿灯的纵向轴线测量的总长度为59mm。35W灯的灯封壳最大直径为10mm，75W灯的灯封壳最大直径为14mm。

图2示出了根据本发明的在外封壳和放电容器之间的空间内提供有UV增强器50的高压放电灯的替代实施例。UV增强器的引出导体51连接到供电导体4，供电导体4将放电容器的内电极连接到接触件17。UV增强器相对于连接导体16定位，使得实现电容性耦合。在图2的例子中，灯基底提供有使其装配在合适的座内的轮廓24。图3的例子示意性地示出了作为绕纵向轴线22布置的反射器30内的光源的高压放电容器的组件的实施例，它与反射器30一起形成了根据本发明的灯。反射器30包括(玻璃)支撑件上的反射表面34。反射器30提供有透明的覆盖板33。覆盖板可以成形为透镜。在图3的例子中，反射器30形成了由灯基底8例如通过(玻璃)釉料搪瓷15来支撑的外封壳。第二接触件18是提供在灯基底8内的用于排空包括了高压放电容器的反射器30内部的排气管。以此方式，当提供在灯基底8上的放电容器11已安装在反射器30内后，反射器30可以通过排气管18排空。在排空高压放电容器和反射器30的组件后，且如果希望，在反射器30内部提供希望的氛围后，将排气管18密封。因此，由灯基底密封的反射器的开口可以以减小的直径给出。因此实现了更有效的反射器设计。在高压放电容器和反射器的组件的替代实施例中，在安装在反射器内前，放电容器提供有分开的外封壳。放电容器具有其自己的环境条件的事实提供了设计反射器的更大的自由度。

图3示出了大体上完全地在锥体36内的灯基底8，锥体36在放电容器11的中心具有其顶点35。顶角优选地保持为尽可能小，例如25度。从高压放电管发生的光可以到达反射表面34而大体上无阻碍，且在反射表面34处至少大体上在透明的覆盖板33的方向上轴向地反射。在替代实施例中，覆盖板是拱顶形状的。

因为根据本发明的灯可以给出非常小的构造高度，其中容纳了放电灯的反射器可以相当的平。20W高压放电灯的放电容器可以例如具有沿纵向轴线22从灯基底8的外侧到覆盖板33的顶的42mm的尺寸。如果减小颈形状的部分2、3的长度或颈形状的部分不存在，沿纵向轴线22的尺寸可以相当地更小。在图3中示出的组件中，包括供电导体和连接导体的高压放电容器形成了组件的“构造块”。放电容器相对于基底板的定位精确性可以极其高且典型地好于0.15mm。基底板8的非常高的尺寸重复性允许它用于带有不同连接的组件。

图4是具有延长的外封壳的双端灯的透视图，外封壳在两端以灯基底封闭，其中两个灯基底8和9用作接触件。此灯的外封壳优选地是陶瓷封壳。

图4的灯的实际实施例具有250W的额定功率和130mm的总长度以及16mm的外径。

图5A示出了根据本发明的带有由石英玻璃制成的放电容器11的灯，放电容器11封闭了提供有可电离填充物的放电空间13。放电容器提供有第一和第二相互相对的压扁密封件200、300，每个分别包括刀刃箔201、301。箔将电极6、7分别连接到第一供电导体4和第二供电导体5。金属灯基底8通过第一供电导体4和第二供电导体5支撑了放电容器，第一供电导体4具有与第一接触件17的焊接部41，第二供电导体5与第二接触件18电连接。接触件17、18和供电导体4、5形成了到电极对的各自的第一电流通路和第二电流通路。

灯基底8也支撑了外封壳1。

灯基底8进一步提供有通过焊接部25连接到基底的常规的灯头20。连接件17和18与灯头20和连接点27分别通过导体21和24电连接。

图5B示出了第一供电导体4的部分的细节。第一供电导体具有从第一供电导体4沿纵向轴线22向灯基底内的第一连接件17延伸的第一区段A，弯曲开且有效地横向于纵向轴线延伸的第二区段B和向第一接触件17延伸的第三区段C。

第二区段B包括两个被中间直部分BS分开的U形弯曲部分UB1和UB2，每个U形弯曲部分位于相互不同的平面内。在示出的构造中，U形弯曲部分UB1在通过纵向轴线22的平面内且U形弯曲部分UB2在大体上横向于U形弯曲部分UB1所位于的平面的平面内。

在示出的实施例中，区段A、B和C通过第一供电导体4形成。第三区段C在对接焊接部41处焊接到第一接触件17。因此由区段A、B和C形成的环形具有沿轴线22的4mm的长度和与轴线成直角的3mm的宽度。

用作供电导体的合适的材料是Nb。它紧密地匹配了陶瓷材料的热膨胀率且具有高度的延展性，高度延展性的优点是需要的弯曲是容易的和实现了用于吸收供电导体和放电管之间热膨胀差异的大的吸收容量。

在图中示出的实际的灯的实施例具有100W的额定功率。

应注意的是以上提及的实施例阐明了本发明而非限制了本发明，且本领域技术人员将能设计许多替代实施例而不偏离附带的权利要求书的范围。在权利要求书中，任何在括号中的参考符号将不意图于限制权利要求。动词“包括”的使用及其变化不排除那些不同于权利要求中陈述的元件或步骤的存在。元件前的冠词“a”或“an”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以通过包括数个独特的元件的硬件实现，且通过合适地编程的计算机实现。在枚举了数个装置的设备权利要求中，这些装置的数个可以通过硬件的同一项目来实施。某些措施在相互不同的从属权利要求中叙述的仅有的事实不指示这些措施的组合不能有利地使用。

Claims (13)

1.一种在外封壳内包括光源的灯，该外封壳以气密性方式连接到灯基底，该灯基底是基底板且大体上由金属制成，其中该灯还包括放电容器、第一供电导体和第二供电导体，该基底板通过该第一供电导体和第二供电导体支撑该放电容器，其中该第一供电导体包括沿该灯的纵向轴线向灯基底延伸的第一区段、横向于该纵向轴线延伸的第二弯曲区段和向该灯延伸的第三区段，所述第二弯曲区段包括被中间直部分分开的两个U形弯曲部分，每个U形弯曲部分位于相互不同的平面内。

2.根据权利要求1所述的灯，其中外封壳和基底之间的连接由搪瓷提供。

3.根据权利要求1或2所述的灯，其中灯基底包括第一接触件。

4.根据权利要求1或2所述的灯，其中灯基底提供有与灯基底绝缘的第二接触件。

5.根据权利要求1或2所述的灯，其中一个接触件在灯基底中心处。

6.根据权利要求1或2所述的灯，其中在灯基底内提供用于排空外封壳的排气管或排气孔。

7.根据权利要求3所述的灯，其中该第一接触件用作排气管。

8.根据权利要求1或2所述的灯，进一步包括吸气剂，其中吸气剂放置在光源和基底之间。

9.根据权利要求1或2所述的灯，其中灯基底提供有使其配合在合适的座内的轮廓。

10.根据权利要求1或2所述的灯，其中外封壳构成反射器。

11.根据权利要求1或2所述的灯，其中基底提供有灯头。

12.根据权利要求11所述的灯，其中灯头提供有触发器。

13.根据权利要求1所述的灯，其中该灯为双端灯，该外封壳在其两端封闭且在其两端以气密性方式连接到该灯基底。

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