CN1028463C - 双向挤入式卤素白炽灯 - Google Patents

Abstract

一种管状卤素白炽灯(1)具有一个或多个玻璃横撑(9)，用以代替绕成螺旋形或环形的螺旋体支承体，该玻璃横撑系由玻璃外壳(2)的材料构成，发光体(6)夹在两半个横撑之间。

Description

本发明涉及一种双向挤入式卤素白炽灯，这种白炽灯接电网电压，由一个用透光材料制成的、限定灯的轴线的、密闭的管形外壳、一种用惰性气体和含有卤素添加剂构成的填充物和一个具有两个端部的、轴向设置的发光体以及一个与发光体的两个端部相连的馈电系统构成。

德国实用新型DE-GM8325715公开了一种这样的卤素白炽灯。那是一种轴向设有发光体的管形灯。为了防止发光体因其长度而触及外壳内壁（尤其是在水平点亮位置时），须设置多个绕成螺旋形或环形的、固定螺旋体用的金属丝。如众所周知的那样，这些金属丝贴靠在外壳的内壁上并支承发光体。为使每个支承器定位，在一侧或两侧的外壳壁上加工出小的凹槽。但事实表明，在管形灯内装配支承螺旋体的螺旋金属丝很费工并且所需费用很高，有定位槽的灯尤其是这样。一方面，每盏灯所需的支承器的数量较大（譬如四个），因此引起材料费用比较高;另一方面，带支承器的螺旋体的制作方法比较复杂而且费工。为了防止螺旋体的缺陷，譬如因变形造成的缺陷，在装设支承器时就须对螺旋体单独进行进一步加工。因此，在把螺旋体装入外壳之前，对其进行的进一步加工做不到合理化，也很难实现自动化。

本发明的任务在于提供一个寿命长的、双向挤入式卤素白炽灯，其制作特别简易，成本低并且很易于实现自动化。

本发明的任务的实施方案是：发光体只通过一个或多个横撑支承，横撑系由外壳材料构成并分别在外壳壁上的两点之间伸展。其特别有利 的结构形式可以包含以下的一项或多项技术特征：

横撑横向于灯的轴线方向伸展并触及灯的轴线;

横撑横向于灯的轴线设置，并且在灯轴线的一侧和另一侧交替设置，使发光体得到横撑的机械支承;

各横撑处于一个平面上;

横撑交替处在两个互相垂直的平面上并触及灯的轴线;

发光体被夹在横撑内;

横撑为管式结构;

横撑呈漏斗状或拱状朝外壳壁方向扩张;

发光体系连贯螺旋缠绕而成;

发光体被分成若干段，由连接部分作为其间隔，各段发光体是双螺旋缠绕结构，连接部分是单螺旋缠绕结构或非螺旋缠绕结构;

横撑在连接部分区域支承发光体;

发光体在受横撑支承的部位分别设有一根金属芯杆，以改善冷却效果。

在探寻管形灯的特别简单的结构方案时，容易想到的是力图进一步简化支承体的形状，从而使之易于实现加工自动化。对此，现有大量的现有技术文献，这些文献表明，在这一技术领域已经进行了很多努力。现在，本发明提供一个关键性的突破，其突破方向与前者完全不同。前者的努力方向仅在于改变支承体的形状，而本发明则完全放弃了这种努力。现在是用由外壳壁的材料构成的玻璃横撑实现其任务。

令人惊奇的是，实际情况表明，这种由外壳材料构成的玻璃横撑很耐高温。其原因是，采用这种技术时具有来自外部的附加冷却作用和向外界的附加散热作用，因此防止了玻璃横撑损坏。

横撑原则上可为实心（作为棒材）结构，但从加工和冷却角度出发，这种实心结构不能完全令人满意。横撑最好选用管式结构。这样， 由于加大了散热面，可以改善冷却效果。

横撑支承有两种可选的基本方案，第一种可能性在于机械支承，譬如，管式横撑把发光体的二次螺旋缠绕体可说是串起来或者贴靠在发光体上。有利的是，在选择横撑范围内的二次螺旋缠绕体的螺距时，选择的螺距要与横撑的外径配合一致。特别有利的是，发光体在横撑所处范围内通过一根芯杆短接，使发光体的温度大为降低。

在第二种可能性中，管式横撑通过把一段发光体夹在挤入构成的横撑的上、下两半之间的方式固定发光体。通过夹持而形成的紧密内在连接使该螺旋缠绕体部位具有出色的散热能力，通过出色的散热，可防止外壳变黑和玻璃横撑丧失其透明度，此外，还可使受到夹持的螺旋缠绕部位不发光或发弱光。在应用石英玻璃时，临界温度约为800-900℃;如果是硬玻璃，玻璃横撑的温度不应超过大约600℃。主要在低瓦数灯（如75瓦和75瓦以下）中，发光体可以是连贯螺旋缠绕的。既可把螺旋缠绕理解为单螺旋缠绕，又可把其理解为双螺旋缠绕。原则上可在任意位置通过管式横撑固定发光体。对大瓦数灯（75瓦以上）而言，发光体受到固定的一段最好是位于发光的、双旋绕段之间的、为一次旋绕的或者是未经旋绕的、不发光的（确切地说，发弱光的）连接部分。如果是功率消耗大的灯（譬如200瓦和200瓦以上），也可在单旋绕段之间设置未经旋绕的连接部分;对此，有一个好的替代结构，即在单螺旋缠绕的连接部分中也可使用短的芯杆。如专业人员所直接了解的那样，不发光的连接部分与发光段相比具有小得多的功率密度和温度负荷。因此，最好在连接部分进行固定。这样，除出色地解决了热负荷问题之外还可使电气和照明技术数值极少变劣。

这项技术提供了一种大大简化了的发光体支承结构，其制作也很简单。对此，玻璃横撑直径的选择应以不怎么妨碍卤素在灯泡中的循环为准则。玻璃横撑的直径比处于被固定部位的发光体的外径至少大30%是 有利的。

如果采用多个管式横撑，用以固定各段螺旋体并从而全部承担传统的支承体的功能，则即使在水平点亮位置时也可达到理想的工作状态。

由于管式横撑为漏斗形结构，在向外壳壁的过渡区域内不出现会使造成破裂所需力有所降低的过薄部位。壁厚相当均匀。横撑的内径在典型的情况下为0.5-2.0毫米，而到漏斗的终端，该内径则增大1-3倍。

横撑的制作一般是在外壳两端被挤压封接之后、但在填充气体之前进行。用烧咀对要制出横撑的外壳部位加热并借助相互对置的挤压杆使其成形。这项技术的重大优点在于，经过这一过程，发光体事后不会再有变动。该横撑特别易于制作，用一对挤压杆在外壳壁上向内压，形成两个空心的、特别是漏斗形的“玻璃指”，这两个“玻璃指”最后在灯的轴线处（或者在该轴线附近）相互接触。在外壳壁上的漏斗直径和在朝向灯的轴线方向的收缩率与外壳壁上的加热区大小有关。在轴线附近的玻璃横撑直径的绝对值与挤压杆的尺寸有关。在一对“玻璃指”之间的接缝部位形成一个堵头。在夹住的情况下，发光体正好处于一对“玻璃指”之间并在形成堵头的情况下得到固定。

有一种替代制作技术，即用拱形横撑（横撑壁“凹弯”）代替漏斗形横撑（横撑壁“凸弯”）。横撑是在不用挤压杆，即没有另外施加力的情况下形成的。其方法是，用烧咀对相对应的外壳壁进行局部加热的同时，通过届时尚未封接的排气管接头（标号3是成品灯上需熔封的排气管接头）形成毫巴（mb）范围内的负压。这项技术特别适用于内径小（等于和小于6毫米）的外壳。它也适用于特别是其电源电压约为110伏的、其连接部分较长（5毫米和5毫米以上）的发光体。这项技术的优点在于，可在没有另外施加力的情况下柔和地夹住，因此不用担心发光体出现偏转。

还可采用一种介乎以上两者之间的技术，即一种靠负压辅助的挤压杆。

以上综合介绍了寿命长（2000小时）的卤素白炽灯，这种白炽灯极能抗震并且结构简单，只由少数几个构件组成。此外，基于以上优点，与标准化的卤素白炽灯相比，管径还可缩小约20%。作为附加效果，由于灯泡体积有所缩小，还可另外节约气体填充量。

本发明的卤素白炽灯适合于直接接大约80伏至250伏的电网电压。典型的功率梯度是50至2000瓦。这种灯譬如可用于聚光照明设备，但也可用于一般照明目的。

下面，通过若干实施例进一步说明本发明。以下示意图分别表示：

图1    管状卤素白炽灯的第一个实施例的两个相互转动90°的视图（图1a、1b）;

图2至图7    分别为其它实施例的部分视图（不按比例）。

图1a和图1b示出了功率为150瓦、一般照明用的、两端有灯座的卤素白炽灯1，该灯适合于直接连接220伏电网。该灯具有一个用石英玻璃制作的圆柱形外壳2，其内径约为7毫米，总长度约为105毫米，在外壳的的中心部位有一排气管接头3。外壳的两端各为一个压合封接头4、5。外壳内填充由80%的Kr和20%的N2构成的惰性混合气体，该惰性混合气体中加有由0.005%CBrCIF2构成的卤素添加剂。

连贯双螺旋缠绕的发光体6系轴向设置，其长度几乎等于外壳的整个内部长度。构成发光体的金属丝的直径为53微米，其二次缠绕螺旋体的外径为580微米。发光体6通过两个单螺旋缠绕的端部7和两个封接钼箔（图中未绘出）在压合封接头4、5内与灯座8（陶瓷制）的触点相连。

在另一实施例中，一种在其他方面结构相同的、功率为150瓦的白炽灯设有一个单螺旋缠绕的发光体6，发光体的端部7未经螺旋缠绕。 在示意图1a和1b中，看不出该实施例与前述实施例的区别之处。

在上述两个实施例中，发光体不靠一般的金属丝缠绕的螺旋支承器支承，而是通过四个横向于灯的轴线并列布置的管式横撑9支承。横撑把发光体6分为均匀的段10。这些分段由于很短，因此中间部分不会下垂。横撑9是由外壳材料构成的。这些横撑分别在外壳壁2′上的两点之间相向伸展，越过灯泡的直径，直至触及灯的轴线。

横撑9为对称漏头状构形。从外壳壁2′上的两个起点出发，每个玻璃横撑9在向内时连续变窄。为了在制作时避免出现薄壁部位，这种构形是有其优点的。在灯的轴线附近，横撑9具有的管子内径约为1.2毫米，该内径向外至外壳壁为止逐渐增大约一至三倍。通过挤入，在灯的轴线区域形成一个实心的堵头11，可把这一堵头描述为近似实心圆柱体。实心圆柱体的高度大约与该圆柱体的直径相当。发光体的很短一段区域12挤入该堵头并因此得以固定。

横撑的数量取决于灯的功率梯度和发光体的长度以及发光体的抗下垂稳定性。功率小、刚性大的发光体有时只需一个横撑。功率大、刚性不很大的发光体在某种情况下需四个以上的横撑，譬如六个。

在横撑数量较多（譬如四个以上）的情况下，实践证明，在两个互成90°角的平面上交替布置横撑（9a、9b）（见图2）取代对准并列设置是有利的。另一可能性是绕灯的轴线转45°角交替设置横撑，这样，就设置位置而言，第二个横撑与第一个横撑交错45°，第三个横撑与第一个横撑交错90°，并以此类推。这些实施例的优点在于，卤素的循环过程将受不到妨碍并且光学特性（辐射特性）保持近似均匀。

在100瓦灯的另一实施例（图3）中，发光体6′具有双螺旋缠绕的各分段10′。这些分段由单螺旋缠绕的连接段13加以分隔。通过漏斗形横撑9的贯穿堵头11，发光体6′恰好在连接段13的高度上得到熔入固定。这种结构对于具有大直径二次螺旋缠绕体的、双螺旋缠绕的发光体 是有利的，原因是，双螺旋缠绕的发光体在封接时有歪曲和扭曲倾向。此外，这项技术适用于功率最高约达200瓦的灯，在这种灯中，双螺旋缠绕的发光体的温度会高到使外壳变黑（覆层）、使玻璃消失其透明度并在玻璃内生成应力。

在200瓦管状灯的另一实施例（图4a）中，管式横撑14在其长度的绝大部分具有恒定的直径，只在临近外壳壁2′时，其直径才有所扩大，其扩大形状类似一个喇叭状漏斗15。在单螺旋缠绕的连接部分13中置放一个钼丝制作的短芯杆18。横撑14在芯杆18高度上置放在连接部分上，并使连接部分的内部保持空心状态。

图4b示出了另一结构变型。横撑14的两半部在单螺旋缠绕的连接部分13处夹住双螺旋缠绕的发光体。横撑的两半部相互尚未完全合在一起，在轴线部位，即在堵头11的两半部之间可看到尚保持有一个接口19。玻璃横撑14的漏斗连续扩大，但朝外壳壁向外时，扩大量有所增大（即非线性扩大）。漏斗的这一最佳形状是在均匀供热的条件下通过挤压杆20的连续压入而形成的。

在这一最佳形状中，最可靠地保证了玻璃横撑的均匀壁厚。在制作其它形状的横撑时，必须相应地改变挤压杆的挤入速度和/或供热量以及挤压杆的压力。

图5示出了螺距特别大的发光体的实施形式。发光体6系连续螺旋缠绕而成。为清晰起见，图5中绘出了发光体的各个匝并只用虚线表示包络线6”。与灯的轴线相交并且其在外壳壁2′上的一对伸出部分位置相对有位错的漏斗形玻璃横撑15在一个匝的范围内穿过并夹持发光体6。玻璃横撑15为贯通空心圆柱体构形或具有一个中心堵头11（如图5所示）。其靠轴线处的外径与发光体的一匝相匹配。

有利的是，玻璃横撑和灯的轴线形成的倾斜角与螺旋角一致，因为这样既可保证发光体得到最佳支承，又可选择较大的横撑直径。在这一 实施例中，玻璃横撑基本上也是横向于灯的轴线设置的。发光体也可有一个螺旋缠绕得特大的匝（或缠绕螺旋体段），用以使玻璃横撑穿过。

在另一实施例（图6）中，发光体系连续螺旋缠绕而成。各玻璃横撑16以大约为螺旋缠绕体和玻璃横撑的半径的偏移而横向于灯的轴线设置。相对于水平点亮位置，玻璃横撑交替设在发光体17a、17b的上方（16a、16c）和下方（16b、16d）。这种布置的优点在于，不管螺旋缠绕体的尺寸为何，可以简易地制成发光体。可以去掉连接段。在横撑16a、16b的顶点、发光体17a的螺旋缠绕体内置放芯杆18是有利的。横撑的构形可为管形或漏斗形。在这一实施例中，选择的玻璃横撑16a、16b的直径可比发光体17a的螺距大许多倍，选择的发光体17a的螺距也可相应缩小（见图中左）。另一方面，玻璃横撑的直径尺寸可选得大大小于发光体17b的螺距，使每个玻璃横撑16c、16d可进入每个匝形成的“坑”内。该实施形式特别适于螺距相当大的发光体。

图7为具有拱形横撑26的110伏灯25的部分放大图。横撑26的两半部系凹形弯曲而成并沿7毫米这一较宽区域贴合在双螺旋缠绕的发光体28的单螺旋缠绕的连接段27上。

如没有着重提出不同之处，则前面提及的螺距、螺旋缠绕体等等原则上涉及的或者是双缠绕的二次螺旋体，或者是一次缠绕的螺旋体。

本发明并不局限于图示的实施例。本发明也特别适用于接110伏电网电压的卤素白炽灯。填充的气体也要由其他本来已经公知的成份构成，譬如，可用氩气做惰性气体并用0.05%    CH2Br2做卤素添加剂。硬玻璃也适合做外壳材料，届时，发光体通过本已公知的、直接封接入压合封接头的实心馈电系统与外部触针相连。

玻璃横撑也可具有椭圆形截面，用以代替圆形截面，这样，把椭圆的较大半轴贴合在灯的轴线上，使发光体得到更好的固定。在制作玻璃横撑时须相应改变挤压杆的形状。

通过本发明可以制成直接接电网的、功率消耗低达30瓦的廉价卤素白炽灯。这种卤素白炽灯用于一般照明特别适宜。

Claims (14)

1、接电网电压的双向挤入式卤素白炽灯(1)，其组成部分包括：

-一个用透光材料制成的、限定灯的轴线的、密闭的管形外壳(2)；

-一种由惰性气体和含有卤素的添加剂构成的填充物；

-一个具有两个端部(7)的、轴向设置的发光体；

-一个与发光体的两个端部相连的馈电系统，

其特征在于，发光体只由一个或多个横撑支承，横撑由外壳材料构成并分别在外壳壁上的两点之间伸展。

2、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，横撑（9）横向于灯的轴线方向伸展并触及灯的轴线。

3、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，横撑（16）横向于灯的轴线设置并交替设在灯轴线的一侧（16a、16c）和另一侧（16b、16d），使发光体（17a、17b）得到横撑（16）的机械支承。

4、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，各横撑（9）处在一个平面上。

5、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，横撑（9a、9b）交替处在两个相互垂直的平面上并触及灯的轴线。

6、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，发光体（6、6′）被夹在横撑（9）内。

7、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，横撑（9、14、15、16）为管式结构。

8、按照权利要求7的卤素白炽灯，其特征在于，横撑呈漏斗状或拱状朝外壳壁方向扩张。

9、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，发光体（6、17）系连贯螺旋缠绕而成。

10、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，发光体（6′）被分成若干段（10′），由连接部分（13）作为其间隔，各段发光体为双螺旋缠绕结构，连接部分是单螺旋缠绕结构或非螺旋缠绕结构。

11、按照权利要求10的卤素白炽灯，其特征在于，横撑（9、14）在连接部分（13）区域支承发光体。

12、按照权利要求1的卤素白炽灯，其特征在于，发光体在受横撑支承的部位设有一根金属芯杆，以改善冷却效果。

13、按照权利要求1的卤素白炽灯的制作方法，其特征在于，在把发光体置入外壳和把外壳两端挤压封接之后，用两个相互对置的烧咀对外壳进行局部加热并用两个挤压杆向内压，用以形成各个管式横撑。

14、按照权利要求1的卤素白炽灯的制作方法，其特征在于，在把发光体置入外壳和在外壳两端被挤压封接之后，用两个相互对置的烧咀对外壳进行局部加热，同时通过排气管接头在外壳内生成负压，用以形成各个管式横撑。

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