CN1069441C - 电灯 - Google Patents

Abstract

一种金属卤化物弧光放电灯，包括一密封的外壳、装设在外壳内的弧光管、环绕弧光管设置的圆柱形屏罩、设置在屏罩两端用以将屏罩夹持在其间的托架、和用以向弧光管供电并机械支承弧光管和屏罩的导线。屏罩的外径相对于外壳颈部的内径为最大值，以使屏罩在所述灯的制造期间能穿过颈部。为了减少电解钠的损耗，在紧靠弧光管处通过屏罩的导线采用陶瓷套管来包围住以使导线与弧光管电绝缘，托架由陶瓷制成，以使屏罩与导线电绝缘。

Description

电灯

本发明涉及电灯组件，特别涉及一种改进了其支承屏罩结构的电灯组件。

金属卤化物弧光放电灯因为其高发光效率和长寿命，所以在工业领域常常使用。典型的金属卤化物弧光放电灯包括一密封在硼硅玻璃泡或外壳内的石英或熔融石英灯管或弧光管。这种本身密封的弧光管有压封在相对两端的钨电极，还有内含填充材料的管壳部分，所述的填充材料包括汞、金属卤化物添加剂和惰性气体以有助于启动。在某些情况下，无论低瓦数和高瓦数的灯，其外壳中都充有低于大气压的氮或其它惰性气体。而在另外情况下，特别是低瓦数的灯的情况，其外壳内是抽真空的。

人们希望能够提供一种带屏罩的金属卤化物弧光放电灯，所述的屏罩通常是由总体上为圆筒形的透光材料管构成，例如是能耐高温的石英管。弧光管和屏罩同轴地安装在灯外壳内，且使弧光管固定在屏罩内。屏罩作为一个在弧光管破损时起保护作用的容器装置，从而提高了灯的可靠性。屏罩能耗散掉弧光管破损的能量以便使灯的外壳保持完好。屏罩的设置将金属卤化物灯的应用范围扩展到敞开型(无需昂贵的盖板)的灯装置。此屏罩也能用作放电光源的颜色校正。为了这样的彩色校正，屏罩包括一个波长选择反射器、吸收器或荧光体，例如一个多层二氧化钛-二氧化硅分光反射器。

钠是金属卤化物弧光放电灯中的重要成分，通常是以碘化钠的形式存在。钠被用以提高效能和彩色重现性能。早已知识到，弧光管中所含有的钠在工作期间由于其穿过弧光管壁的移动或迁移而要受到损耗。在金属卤化物灯中原来以碘化钠形式而存在的碘由于钠的损失而释放出来，而且碘与弧光管中的汞结合形成碘化汞。碘化汞会引起二次电离电压增加，因而产生灯的启动和维持问题，并缩短灯的寿命。

有资料证明，大多数钠的损失是由弧光管壁上的负电荷造成的，而这些负电荷是因用来支承外壳内的弧光管和屏罩的已带电的侧杆的光电发射引起。一种解决此问题的方法是将各种电绝缘、隔离或“浮动”的固定支架扎结或夹持到屏罩的外表面上，与回流线(该回流线用于被称作悬空引线的细钼丝制成的外端电极)相连结的弧光管的压力封接处要距弧光管尽可能地远，并紧靠外壳的弯曲处，例如，参见美国专利5,270,608；5,252,885；5,136,204；5,122,706和4,963,790，它们所公开的内容显然包括上述全部内容。这样的灯的结构提供一种改进措施，但是设置在屏罩外边的元件限定了屏罩的外径，因此限制了与给定的外壳配套使用的弧光管的物理尺寸和瓦数，弧光管的压力封接区还必须有严格的制造公差，而且在装配期间易于损坏，这种结构需要较多的部件和焊接点。

本发明提供了一种改进的电灯组件，它解决了在已有灯中发现的上述问题。该灯组件用于敞开型照明装置，其中没有附加的装置容器罩。按照本发明，此改进的灯组件包括一密封的透光外壳，它有拱顶区和与灯的芯柱封接的颈区。有一对芯柱引线被封装在芯柱之中，并穿过芯柱而进入外壳的内部。透光的屏罩设置在外壳内并且它有一内部区域。供电后即发光的灯管有一对导线和一带有第一导线端和第二导线端的管壳部分。此管壳部分固定在屏罩的内部区域内。设置有将芯柱引线连接到灯管导线的装置，用以向灯管提供电流。该灯还包括机械支承灯管和屏罩的装置。其中的至少一个装置的一部分在内部区域中从邻近第一导线端的区域延伸到邻近第二导线端的区域。

按照本实施例，结扎在电极引线上的导线起着电连接和机械支承灯管的双重作用。在屏罩内部区域的导线部分受到耐高温陶瓷(例如氧化铝瓷)制成的绝缘套管所屏蔽。由于此绝缘套管使电场减弱从而钠离子从灯管中的迁移被减少，所以能将钠的损失减到最少。此绝缘套管也使由于紫外线的作用从导线发射的带负电的光电子减至最少。因此，钠的损耗再一次减到最少。

本发明改进了的灯组件去掉了除屏罩外的机械和/或电的传输结构，所以屏罩的外径能够最大，从而使装进灯外壳内的灯管或弧光管尺寸较大，瓦数较高。使屏罩的外径最大，就可使破裂的灯管碎片的速度减低，对屏冲击的能量减少，因而增加了屏罩完全保护的能力，而且还可使生产厂家可对各种瓦数的灯只备置一种直径的屏罩材料。此外，使屏罩的外径最大还改进了弧光管的特性，例如亮度保持、寿命延长，因为屏罩的热效应(特别对弧光管的热效应)降至最少。由于无需靠屏罩去支承灯管，所以也不必对压力封接区的制造公差提出严格要求。而且也消除了在装配期间压力封接区损坏的危险。由于依靠导线来完成弧光管的电连接和机械支承，所以在改进的灯组件中所需要的另件数和焊点数都减少。本发明的另一个效果是灯管完全被包容在屏罩的轴向长度内，从而为弧光管壳破裂和弧光管封接段损坏提供一个保护壳。

通过下面参照附图的说明，本发明的这些和其他优点将更加明显。

图1是按照本发明的优选实施例的灯组件的透视图。

图2是图1所示灯组件的弧光管、屏罩和支承装置的局部剖开的放大立体图。

图3是绝缘托架的透视图。

本发明的电灯组件10的优选实施例示于图1中。此灯组件10是一金属卤化物弧光放电灯，它包括泡壳或外壳11、灯管或弧光管12、屏罩13、机械支承装置14和电连接装置15。外壳11有沿中心轴线17伸长的主要的或圆拱型区域16和颈区域或部分18。圆拱部分也可以是颈部分的圆柱形或管形的延伸部分并收尾于圆形的顶部。此圆拱部分16在外壳11顶端沿中心轴线17有一陷窝19(如图示)。颈部分18的内径大体上垂直于中心轴线17。外壳11一般是用吹模硬玻璃(例如硼硅酸盐玻璃)制成。

外壳11与沿中心轴线17伸进颈部18的玻璃芯柱20气密封接。一个易于与电源连接的灯座21固定到外壳11上。一对导体或芯柱引线22、23穿过芯柱20并如公知技术那样被封接在芯柱压扁部24内。芯柱引线22、23电连接到外壳11外部的灯座21，以提供向灯供电的通路。

此外，锆铝消气剂50设置在外壳11内的顶端靠近陷窝19处。如所周知，消气剂在要求真空或惰性气体环境的任何结构中都是重要的。

如图2所清楚地表示的那样，弧光管12与外壳中心轴线17平行地设置在外壳11内，并位于屏罩13的内部空间或腔体中。弧光管12包括管壳部分25、两个电极26、第一或上部的导线或电极引线27、第二或下部的导线或电极引线28、和两个挤压段或压力封接段29。应指出，在其它类型的灯组件中，灯管可用不同结构，例如可用灯丝代替二个电极。管壳部分25包围着一内含适当的填充材料的密封的放电区以维持弧光放电，此管壳部分25设置在屏罩13的内部的腔体中。弧光管12最好设计成椭圆形如在美国专利4,161,672中所公开那样，该公开内容从总体上已包括在本申请中。此椭圆形的设计不需要使屏罩13的内径太接近弧光管12的外径以保持合适的特性。电极26设置在放电区的两个相对端。压力封接段29设置在管壳部分25的相对的第一和第二电极端，并封接着导线或电极引线27、28，用以向电极26提供密封的馈电线。应指出，优选实施例的弧光管12是一个金属卤化物弧光放电灯，但也可以是卤钨白炽灯或者其他的能与屏罩一起工作的灯。

屏罩13最好是一圆柱形的两端向内部空间敞开的管、腔体或区域。而且此屏罩13最好用透光并耐热的材料(例如石英或玻璃)来制造。屏罩13与弧光管12同轴地被支承在外壳11内。屏罩13的长度最好比弧光管压力封接段29的外部两端间的距离大，比弧光管电极引线27、28外部两端之间的距离小。典型的屏罩13的壁厚约2.5mm，最好在1.5mm和2.5mm之间。可以相信此屏罩壁厚可进一步减少到约1.0mm以减少所用材料的量从而降低成本并进一步增加屏罩13和弧光管12之间的距离。屏罩13的内径必须大于弧光管玻壳部分25的外径，而且最好有一最大外径或者外径稍小于外壳颈部18的内径，即在灯组件10的制造期间该屏罩13的最大外径要能方便地插入。使屏罩13的外径相对于颈部18的内径最大，就增加了弧光管12和屏罩13之间的距离。此增加了的距离使安全特性得到改善，因为当与弧光管12的距离增加时，弧光管12爆裂或破损时的碎片到达屏罩13时的速度下降，因而其能量降低。因此，可以相信当外径达到最大值时，屏罩13的壁厚能减少并仍将有效地包容破裂的弧光管12的碎片。

支承装置14、弧光管12和屏罩13构成的装置包括上、下绝缘托架或托架30、31，第一导线32和“J框”(J-frame)或第二导线33。此支承装置14如图2所示，最好是处在屏罩13的外径之内，即其横向伸长不超过由屏罩13的外径所限定的敞开的柱体。当支承装置14横向延伸不超过屏罩13的外径或处在其内时，屏罩13的外径相对于外壳11的颈部18可以进一步变得最大。如图2所示，支承装置14的有效部分是在屏罩13的外径之内。延伸超出屏罩13外径和/或未提供支承的任何部分都要做成最少。

如图2和3所清楚表示，托架30、31通常为矩形，在每一端有一槽或台阶，它形成轴向相对的表面34和横向相对的表面35。托架30、31的长度比屏罩13的内径大，而且最好比屏罩13的外径小。托架30、31的宽度最好如此确定，即托架30、31不超出屏罩13的外径。可以注意到，托架30、31的一部分可以延伸超出屏罩13的外径，但托架30、31上有效地支承或夹持屏罩13的那部分是在屏罩13的外径内。台阶的尺寸这样地确定，即将每个托架30、31部分都延伸进屏罩13，从而使横向相对表面35限制住屏罩13的横向移动，并且沿径向放置屏罩13。考虑到屏罩内径的公差，横向相对的表面35和屏罩13的内表面之间最好有一小的间隙。托架30、31分别放置在屏罩13的每一端，使轴向相对表面34限制屏罩13的轴向移动，而且屏罩13被夹持或保持在托架30和31之间。应注意到，其它几何构形的托架也是可能的，例如可以是一般的圆形，可以有取代横向相对和/或轴向相对表面的成角度的表面，或者也可以仅嵌入屏罩13两端，但不限于此。

实际上在每个托架30、31的中心都有一轴向贯穿托架30、31的开孔或中心孔36，其尺寸由穿过弧光管12的电极引线27、28来确定。托架30、31的中心孔36使弧光管12在轴向和横向设置或定位在屏罩13内。每个托架30、31还包括一隙槽37，它大体对准中心孔36以便为弧光管压力封接段29的厚度提供一个空间，并确保托架30、31垂直于弧光管压力封接段29。从托架30、31的每一端向内有一个轴向贯穿托架30、31的开孔或外孔38，其尺寸由贯穿的第一导线32来确定。通过在托架30、31的每一端形成外孔38，托架30、31能沿两个横向方向中任一方向调整，以便于加工制造。还应注意到，在本优选实施例中的上、下托架30、31是可以互换的。

第一导线32具有平行于外壳中心轴线17的第一轴向部分39，它从一个芯柱引线22延伸穿过下托架31上的一个孔38、屏罩13和上托架30上的一个孔38。第一导线32在穿出上托架30后，还具有一个通过上电极引线27延伸的第一横向部分40，它靠近上托架30的外表面，它最好构形成能限制上托架30轴向移动。第一横向部分40最好在上电极引线27附近弯离上托架30。第二轴向部分41与第一轴向部分39相对，位于第一横向部分40的一端上。第二轴向部分41延伸到外壳11的上端，在该处第二横向部分42环绕外壳11的陷窝19以限制灯管12和屏罩13在外壳11内的移动。提高了整个组件的稳固性。

第二导线33有一个与外壳中心轴17平行的轴向部分43，它从另一芯柱引线23延伸到下托架31的外表面。在下托架31处，第二导线33有一个通过下电极引线28延伸的横向部分44，它至少有一部分顶着下托架31的外表面以限制其轴向移动。此横向部分44最好在邻近下电极引线28处弯离下托架31。如上所述所形成的第一和第二导线32、33能使导线32、33约束托架30、31的外表面以使屏罩13保持在它们之间。

由电连接装置15、芯柱引线22、23及电极引线27、28构成的装置包括第一和第二导线32、33。在此优选实施例中最好至少由机械支承装置14的一部分来使芯柱引线22、23电连接到电极引线27、28。此第一和第二导线32、33既作为机械支承装置14，也作为电连接装置15。按此实施例，零件数和焊点数都最少。

如图2所示，第一导线32穿过屏罩13中靠近弧光管12的区域从屏罩一端延伸到屏罩的另一端。应指出，第一导线32穿过紧靠近弧光管12或在屏罩内部区域的临界区域，或从邻近图2中用参考数51标示的第一电引线端的区域延伸到由参考数52标示的邻近第二电引线端的区域。因此，此第一导线32在靠近弧光管管壳部分25处或靠近弧光管放电区域处的弧光管管壳部分25的外径和屏罩13的内径之间通过。如图2所示，第一导线32在屏罩13的内部区域延伸并能可靠地将一芯柱引线连接到电极引线27。

如图2所示，最好使用使第一导线32电绝缘的装置来包围住至少第一导线32中的通过屏罩的邻近或紧靠近管壳部分25的内部区域的中央部分。此绝缘装置由于使电场减弱从而使钠离子从弧光管12迁移减少，因而能有效地使弧光管12中钠离子的损耗降低或变成最少值。此绝缘装置也能使由于紫外线的辐射作用导致的光电子效应或由第一导线32发射的带负电的光电子减少或达到最少值。因此钠的损耗被再一次减少或达到最小值。优选的方法是用绝缘套管45来包围住第一导线32。绝缘套管45最好用耐高温陶瓷绝缘材料制成，例如用氧化铝瓷。可以相信其它类型的陶瓷绝缘材料例如镁橄榄石瓷和滑石瓷都可以应用。也可以用介电材料例如氮化硅来涂复第一导线32。

此外，最好设有使屏罩13与导线32、33电绝缘或电隔离的装置。这就能使屏罩13不带电，同时使电解钠的损耗减少。托架30、31最好是电绝缘材料例如耐高温陶瓷制的。本优选实施例的托架是用氧化铝瓷制成。应指出，托架30、31在与电连接装置15接触的区域可包括带陶瓷套管、垫片或其它绝缘材料的导电材料。

弧光管12和屏罩13的组合件或安装组件应如此地加工，即首先将上托架30安置到屏罩13的一端并将第一导线32穿插进上托架30上的一个外孔38直到其横向部分40靠近上托架30的外表面。将弧光管12插入屏罩13，使其上电极引线27穿过上托架30的中心孔36。绝缘套管45套到第一导线32的第一轴向部分39上。下托架31放到屏罩13的下端，使下电极引线28穿过下托架31的中心孔36，第一导线32穿过下托架31的外孔38。弧光管12沿屏罩13的轴向长度对中，其第一电极线27在焊点46处焊接到第一导线32上，从而在轴向局部固定了屏罩13。第二导线33的横向部分44靠近下托架31的外表面放置，并在焊点47处焊接到下电极引线28上，从而在轴向使屏罩13完全固定。应指出，托架30、31不与弧光管压力封接段29接触，弧光管12通过与电极引线27、28相焊接的两焊点46、47而固定。然后，将第一和第二导线32、33在焊点48、49处焊接到芯柱引线22、23上。将此组合件通过颈部18插进外壳11中并封接到外壳11上。

通过对本发明的特定实施例的详细说明，应理解到，本发明不限于此范围而应包括在所附权利要求的精神和界限范围内的所有的变化和改进。

Claims (16)

1．一种电灯，包括：

一个封接的透光灯外壳，它具有圆拱形区域和封接在灯芯柱上的颈部区域，所述灯芯柱有一对封接在其内并穿过它的芯柱引线；

一个设置在所述外壳内并有一内部区间的透光屏罩；

一个灯管，当向其供电时发光，它有一对导电引线和管壳部分，所述管壳部分固定在所述屏罩的所述内部区间内；

一种用以在所述外壳内机械支承所述灯管和所述屏罩的支承装置；

一种用以将所述芯柱引线电连接到所述灯管的导电引线的电连接装置，其中至少一部分所述电连接装置在所述屏罩的所述内部区间延伸，与所述管壳部分相邻。

2．按照权利要求1所述的电灯，其特征在于，所述灯是金属卤化物放电灯，所述灯管是包含着包括金属卤化物的化学填料的弧光管，所述导电引线是电极引线。

3．按照权利要求1或2所述的电灯，其特征在于，所述屏罩有两个端，所述电连接装置的至少一部分在所述内部区间从所述屏罩的一端延伸到所述屏罩的另一端。

4．按照权利要求2所述的电灯，其特征在于，至少所述支承装置的一部分使所述芯柱引线电连接到所述第一和第二电极引线。

5．按照权利要求2所述的电灯，其特征在于，所述第一电极引线在所述弧光管的一端，远离所述灯芯柱，所述第二电极引线在所述弧光管的另一端，与所述灯芯柱相邻，所述电连接装置包括在所述内部区间内延伸的第一导线，并将所述芯柱引线之一连接到所述第一电极引线。

6．按照权利要求5所述的电灯，其特征在于，所述第一导线的在所述内部区间内并邻近所述管壳部分的那部分受到用以使所述第一导线电绝缘的绝缘装置的包围，从而减少管壳部分中的钠损耗。

7．按照权利要求6所述的电灯，其特征在于，所述绝缘装置是氧化铝瓷套管。

8．按照权利要求1或2所述的电灯，其特征在于，所述屏罩有一外径，所述支承装置的有效部分是在所述屏罩的所述外径内。

9．按照权利要求8所述的电灯，其特征在于，所述屏罩有一个比所述颈部内径稍小的最大外径。

10．按照权利要求1或2所述的电灯，其特征在于，所述屏罩有两个端，所述支承装置包括位于所述屏罩每一端上的托架，以便使所述屏罩被夹持在其间。

11．按照权利要求10所述的电灯，其特征在于，所述每个托架在所述托架外部都有台阶，用以轴向支承和径向定位所述屏罩。

12．按照权利要求10所述的电灯，其特征在于，所述托架使所述屏罩与所述电连接装置电绝缘。

13．按照权利要求10所述的电灯，其特征在于，所述每个托架在其中心都有一孔，所述第一电极引线穿过所述孔之一，所述第二电极引线穿过另一个所述孔以便在所述屏罩内对中所述弧光管。

14．按照权利要求10所述的电灯，其特征在于，所述每个托架在其外侧部分都有一孔，第一导线穿过每个所述孔。

15．按照权利要求10所述的电灯，其特征在于，所述第一电极引线在所述弧光管的一端，远离所述灯芯柱，所述第二电极引线在所述弧光管的另一端，与所述灯芯柱相邻，所述电连接装置包括第一导线和第二导线，第一导线在所述内部区间内延伸，并将所述芯柱引线之一连接到所述第一电极引线，而第二导线将另一所述芯柱引线连接到所述第二电极引线，所述第一和第二导线将所述托架连在一起，以便将所述屏罩夹持在其间。

16．按照权利要求15所述的电灯，其特征在于，至少所述第一导线的一部分被绝缘套管所包围，所述托架使所述屏罩与所述第一和第二导线电绝缘。