CN1104027C - 低压放电灯组件及其固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低压放电灯，尤其是一种紧凑型荧光灯，该灯通过为连至灯座而使灯泡的端部径向向内弯曲实现了总高度的减小。这可有益地使灯泡内的电极远离灯座。另外，这种安装结构提供了耐拉拔力特性并省除了用于将灯泡固定至灯座的粘合剂，同时还提供了改善的热传递性能。

Description

低压放电灯组件及其固定方法

本发明涉及放电灯，尤其是涉及低压放电灯。本发明特别适用于具有螺旋结构的尤其是双螺旋形的紧凑形荧光灯，并将参照这类灯进行描述。不过，将可以理解的是，本发明具有广泛的应用，并可有益地用在与以下描述的实施例相关的环境和应用场合中。

近些年来，以紧凑型荧光灯替代常规白炽灯的应用已有巨大增长。由于紧凑型荧光灯比常规白炽灯具有更长的寿命和更高的能量效率，消费者和商业部门已将注意力转向紧凑型荧光灯。

在1985年3月5日授予D.E.Bedel的美国专利NO.4503360中，展示和描述了紧凑型荧光灯的一个例子。正如此专利中所描述的和本领域所公知的，典型的紧凑型荧光灯是通过将多个管部分连在一起形成一个连续的灯泡或放电管。管部分通常是从灯座或壳向外延伸至预定长度。

为更好地与白炽灯相比较，必须获得较高的流明输出水平，以便紧凑型荧光灯实现与例如100瓦的白炽灯大致相同的流明输出。100瓦白炽灯的平均光输出为100小时1700流明。为实现相同流明输出，对于放电管内径为10mm、氩气体填充压强为3-4乇和功率约为24瓦的紧凑型放电灯来说，需要有约610mm的放电弧长度。还需要额外的放电管长度来容纳电极和形成端部，结果使总的放电管长度约为670mm。

为在较小空间中实现延伸的放电管长度，灯制造者已采用了多个弯管，它们连在桥接部分上。电极间的放电弧上下穿行并绕经弯管的弯曲部分(carousel)。另外，为在小空间中容置延伸的放电管长度，已提出螺旋结构作为另一种优选设计方案。螺旋结构提供了更小的总长度，例如约从75mm减至60mm。例如，在1991年10月2日申请并转让给Narva Berliner Gluhlampenwerk GmbH的公布的德国申请DE4133077中示出并描述了螺旋结构。另一个紧凑型荧光灯组件中的螺旋结构的例子示出并描述于转让给Lee OY的公布的PCT申请WO9429895中。

在上文的德国专利申请和PCT申请中，螺旋结构的放电管的下伸的端部或腿增加了灯总长度。另外，提供用于将气态填充物激励至放电状态的电能的镇流器部件也增加了灯总长度，导致紧凑型荧光灯组件无法装配在由可配用100或150瓦的白炽灯的商业上销卖的台灯的灯罩支架(harp)所确定的空间中。

虽然镇流器部件的不断发展使其尺寸减小，但这些更紧凑的设计仍无法很好地满足各种热传递方面的考虑。在放电管中被加热的电极可损坏用于支撑紧凑型荧光灯的塑料壳体。另外，电极是向镇流器的电子元件传热的主要热源。

已提出的解决这些热传递问题的一种方法是增大具有竖直延伸的腿的紧凑型荧光灯中的电极的高度。这是使电极进一步远离壳体和镇流器部件，以消除高温影响。不幸的是，这种方法增加了灯的总高度。由于当前设计者的主要目标是通过减小灯组件的高度来增强紧凑型荧光灯的可接受性及应用广度，这种解决热传递问题的方法只会使减小灯组件的高度的目的更难以实现。

还提出了多种制造约24瓦的更紧凑荧光放电管的方法。但这些方法具有其伴生的缺点。例如，可通过使灯工作在较大电流下来减小放电管的长度。放电的负伏-安特性，增大灯功率需要增大电流。另一方面，电极损耗与电流成正比。因此，工作在大电流下的灯会导致更大程度的电极和壁损耗。增大电流就会增大壁负载，这会导致形成更高的灯泡壁温度。这又会使得实现用于控制汞蒸汽压强的最佳冷点温度更加困难。最佳光输出就需要采用高温汞齐。再者，大电流会使镇流电阻和电感线圈消耗更多功率，从而增高塑料和电子元件的温度并降低镇流器的效率。

减小放电管的长度的另一种方法是增强等离子体中的电场。通常，这是通过在缓冲气体中加氖气或减小放电管直径实现的。这两种方案均使等离子体中电场增强，但也增大了壁负载，并导致阴极寿命缩短。

涉及紧凑型荧光灯的另一问题是要使放电管很好地机械支撑于壳体上。通常，粘结剂是用于抵抗在进入灯座的竖直腿上产生的拉拔力的唯一方式。从灯组件中省去粘结剂将是有好处的，因为这样可在降低成本的情况下减小紧凑型荧光灯的制造时间。

因此，希望得到具有下述任一特性的紧凑型荧光灯：(i)在不增大壁负载的情况下减小了高度；(ii)通过降低灯座处的灯壁温度和减小传至镇流器部件的热量改善了热特性；(iii)具有抵抗拉拔力的特性；和(iv)具有常规A型(A-line)白炽灯的形状和工作特性。

本发明提供了一种减小高度的低压放电灯，该灯可提供相当于100瓦白炽灯的光输出。

根据本发明的原理，所提供的一种低压放电灯组件，包括：

灯泡，它含有可激励至充电状态的气态填充物，此灯泡形成绕纵向轴卷绕的螺旋形结构，且其第一和第二端部处在螺旋形结构的一端，从螺旋形结构径向向内弯曲；和

灯座，它具有第一和第二开口，分别用于容纳灯泡的第一和第二端部，第一和第二端部以与纵向轴不平行的方向伸入第一和第二开口，以减小该低压放电灯的总高度。

一种低压放电灯组件，包括：

灯泡，它含有可激励至充电状态的气态填充物，此灯泡形成绕纵向轴卷绕直径大致不变的双螺旋形结构，其中灯泡的第一和第二端部处在灯泡的共同端，且第一和第二端部向内朝纵轴卷绕的幅度比直径大致不变的灯泡的其余部分大；和

灯座，它具有第一和第二开口，分别用于容纳灯泡的

第一和第二端部，第一和第二端部以与纵向轴不平行

的方向伸入第一和第二开口，以减小该低压放电灯的

总高度。

根据本发明的另一方面，放电管的端部从螺旋结构径向内弯，从而提供了抵抗沿中心轴方向施加的拉拔力能力，还使灯的热传递特性最佳化。

在阅读和理解了以下的详细说明之后，本领域的技术人员将能了解本发明的其它优点和有益之处。

本发明可采用特定的部件及其组合来体现，其优选实施例将在本说明书中详细描述并在附图中示出。这些附图包括：

图1是根据本发明形成的优选紧凑型荧光灯的正面图；

图2是沿图1中的线2-2截取的剖视图；

图3是沿图1中的线3-3获取的正视图；

图4是根据本发明的思想形成的插入式紧凑型荧光灯的正视图；

图5是沿图4中的线5-5截取的剖面图；

图6是沿图4中的线6-6获取的正视图；

图7是与柱状镇流器壳体联用的紧凑型荧光灯的正视图；

图8是沿图7中的线8-8截取的剖视图；

图9是根据本发明的思想形成的一体化的或插入式紧凑型荧光灯的正视图；

图10是沿图9的线10-10截取的剖视图；

图11是沿图9的线11-11获取的正视图；

现参照附图进行说明，其中所示的结构是仅仅为了描绘本发明的优选实施例之目的，而并非为了限制本发明之目的。图中示出一种低压放电灯组件A，尤其是一种具有灯泡B和灯座或壳体C的紧凑型荧光灯组件。

首先，更具体地说明图1-3的实施例，这里示出了一种带有一体化的镇流器的紧凑型荧光灯。灯泡B为具有第一端部22和第二端部24的细长管20。正如本领域所公知的，灯泡是与外部环境密封隔离的，并且含有气体填充物，此填充物可通过从电源施加并维持电压而被激励至放电状态。来自于电极的自由电子由电位差加速，通过碰撞，电子的动能转换为气体填充物中的原子的内部能量。当原子衰减至较低能态时，原子的内部能量通过辐射耗散。

通常，气体填充物包括汞和惰性气体，例如氩气，它们被气密封装在放电管中。电极组件设置在放电管的封闭端，电引线26和28从密封端向外延伸。引线26和28具有设置于密封的管内的第一部分和位于密封管之外用于与供电电路连接的外部部分。引线与镇流器或驱动电路40进行适当的连接，其具体连接技术是本领域公知的。

荧光涂层42设置在放电管的内壁上。涂层将由在氩填充气体中被激励的汞添加剂产生的紫外辐射转换成可见光。涂层的具体细节也是本领域公知的，因此对于全面而深入地理解本发明来说，完全不必在此做进一步的讨论。

为减小灯组件的总高度，其它解决方案是增加壁负载，而本发明与其它方案不同，本发明是通过向内径向弯曲端部22和24来减小灯的总长度。在本申请的发明背景技术部分引用的文献中，示出了端接放电灯的第一和第二端部的现有方式。具体地讲，放电管的腿是沿大致竖直的方向取向的，正如前面所述的，这会使紧凑型荧光灯的长度延长，导致紧凑型荧光灯可能与常规台灯的灯罩支架尺寸不相容。在此图中，放电管形成螺旋结构，最好是双螺旋结构，其中第一和第二端部设置在成形灯泡的一端上。双螺旋在预定长度44上形成连续的螺旋路径，它足以提供与100瓦白炽灯等效的流明输出。

如图1中所示，放电管在其整个纵向长度44上具有大体恒定的直径46。即，放电管围绕中心或纵向轴48形成双螺旋。如图1所示，放电管在每一螺旋中卷绕了11/2圈，尽管为获得预选灯输出所需的不同灯泡长度可采用更多或更少的圈数。对于任何给定的细管长度和直径，螺旋结构是最紧凑的结构。因此，对于已是紧凑的结构来说，进一步减小灯泡的长度或高度的能力变得非常重要。

正如图2中更清楚地显示出的，端部22和24中的每一个分别在区域52和54处径向内弯。沿直径方向对置的端部不是延续大体恒定的直径的螺旋结构，而是在区域52和54处径向内弯，以便端部进入灯座中的对应开口62和64中。因此，如图2和3中所示，端部在沿直径方向对置的部分上进入灯座。另外，径向的弯曲使端部基本上垂直于轴线48。按此方式，作用在灯泡上的大体上平行于轴线48的拉拔力将被有效地通过灯泡在灯座中的径向安装来抵挡。甚至可以考虑，如果形成C形槽，开口62可设计为由点划线64和66表示的扣合式结构，以完成绕灯泡端部的外围连接。这种结构可免除为将灯泡固定至灯座而对任何粘接剂的需要，或者，如果需要的话，这种结构可与少量的粘接剂相结合使用。这又可以减小根据现有技术制造紧凑型荧光灯所需的成本和时间。

如图1所示，一对竖直的壁或板72和74用作镇流器壳体的上部的侧板。每一板具有径向开口62、64，接收灯泡的向内延伸的端部。另外，每一板起到支撑背板作用，以限制相对腿的继续插入超过大致由区域76、78表示的另一板(图2)。

第一和第二灯泡端部各包括一个电极，电极设置在灯泡中并通过一个壁与灯座的其余部分隔开。图2中还示出，电极82、84从灯座的壁72、74向外隔开一定距离。这是与放电灯相关的最高温区域。由于灯座常常由塑料形成，因此希望电极离开壳体的距离最大并提供充分的散热，以与外部环境形成良好的热交换。塑料壁本身起到热屏蔽作用，以阻止由电极产生的热直接进入镇流器壳体区域。另外，径向弯曲的端部设置在大体水平的方向上且容易被隔离，以防止由电极产生的热进入灯座的镇流器区域。

由于灯泡的端部的选位最有利于与外部环境的热传递，因此放电管端部有益地提供了一个冷点，这可稳定灯中的汞或汞齐的蒸汽压。

图1-3的壳体或灯座还设有一个小孔92，在灯座的一端上设有带外螺纹的护套94，用于与相应的灯具(未示出)的螺纹插口相配合。在小孔和护套92，94与镇流器的相关电路之间建立适当的电连接，以便由镇流器调整来自于外部电源的功率而使放电灯工作。

图4-6的实施例示出本发明在插入式灯结构上的应用。此结构与图1-3的实施例非常相似，其中相同的标号表示相同的零件，且前面的说明也适用于此实施例。不过，可以清楚地看出，镇流器没有集成在壳体中，而是一个分离的部件。杆状接头100、102和104作为引线从灯座上伸出，用于匹配地容纳于镇流器部件的插入式插口中(未示出)。

在图7和8的实施例中，示出了一个更紧凑的镇流器壳体，例如采用集成电路的镇流器壳体。可以预料，随着镇流器技术的发展，这种壳体的相对比例和尺寸将变得越来越小。事实上，如果镇流器壳体减小至不大于用于白炽灯中的标准爱迪生(Edison)灯座，则在镇流器壳体的外壳的径向端部间进行直接连接是可能的。同时，为实现壳体的镇流器区域和爱迪生型灯座之间的过渡，标号106表示的锥形结构是必要的。

图9-11的实施例代表了前述实施例中采用的构思的组合。为便于灯泡连接至灯座，设置了一对板72′和74′。另外，这对板将放电管的端部分隔开，从而以与上述相同的方式提供了有益的热传递之好处。再者，与图1-3的实施例相比，灯座的柱形部分或底部区域110提供了用于容纳镇流器部件的更大区域，借助于容纳灯泡的端部的分隔板，镇流器部件与灯泡从结构上被分隔开。此外，电极仍是沿径向置于壳体外部，以使对灯座的温度影响减至最小。

根据上面例举的技术方案形成的紧凑型荧光灯在100小时内发射约1700流明，同时消耗功率约为24瓦。放电管的平均内径约为10mm，氩气填充物的压强为3-4乇。通过使端部径向内弯，并除了现有结构中普遍存在的非必要腿长度，来减小灯组件的总高度，灯泡的总长度约为670mm。

与现有结构相比，由于灯泡端部径向安装至壳体上，而不是形成竖直延伸的腿，因此镇流器壳体实质上是与灯泡的第一圈的长度相重叠的。这些组合效应使灯的高度总体上减小了大约13mm。因此，该紧凑型荧光灯接近于150瓦的白炽灯的轮廓，这样它便可装入大多数台灯灯罩支架或反射灯具中。

通过将电极靠近腿弯曲部分设置，向镇流器壳体和电子元件辐射热的主要热源被设置得远离塑料壳体。这是在不必象现有技术采用竖直取向腿结构中而必须增加电极的总高度的情况下实现的。

对由电极产生的热的隔离防止了热直接进入镇流器壳体。这不需在灯泡的端部与镇流器电路板之间加热屏蔽即可，而通常的现有解决方案是加热屏蔽，从而增大了灯的总长度。

将电极与放电管的端部分开还提供了一个冷点，这可稳定汞或汞齐的蒸汽压。

因此，概括地讲，本发明提供了一种紧凑型荧光灯，其中双螺旋的两端设置于灯的同一端。通过使灯泡的弯部径向内弯而不是竖直向下安装至灯座上，提供了高度减小的总体灯几何形状。另外，这种几何形状可同样地适用于这样的灯，即，其中灯座与镇流器部件整体地形成，或者镇流器容纳于一个分离的壳体中以及壳体可采用多种不同的结构。

本发明已参照优选实施例得以描述。显然，在阅读并理解了此说明书的基础上，将会产生其它改进，本发明意欲包括落入所附权利要求或其等同物的范围之内的全部技术内容。

Claims (7)

1.一种低压放电灯组件，包括：

灯泡，它含有可激励至放电状态的气态填充物，此灯泡形成绕纵向轴卷绕的螺旋形结构，且其第一和第二端部处在螺旋形结构的一端，从螺旋形结构径向向内弯曲；和

灯座，它具有第一和第二开口，分别用于容纳灯泡的第一和第二端部，第一和第二端部以与纵向轴不平行的方向伸入第一和第二开口，以减小该低压放电灯的总高度，

两灯泡端部在灯座的相对置的部分进入到分别具有第一和第二开口的灯座的侧壁中。

2.根据权利要求1的低压放电灯组件，其中，灯泡的第一和第二端部相对于螺旋结构的纵轴按0至90°之间的一个角度取向。

3.根据权利要求1的低压放电灯组件，其中，灯泡的第一和第二端各包括一个与灯座相分离的电极。

4.根据权利要求1的低压放电灯组件，其中，灯座包括镇流器部件和位于一端的带外螺纹的部分，前者用于将气态填充物激励至放电状态，后者用于以螺纹配合方式容纳于插口中。

5.根据权利要求1的低压放电灯组件，其中，灯座包括向外延伸的引线，引线适于容纳于相配合的包括用于将气态填充物激励至放电状态的镇流器部件的插入式插口中。

6.根据权利要求1的低压放电灯组件，其中，灯泡端部容纳于以不在灯轴方向上并形成一定角度的第一和第二开口中，并相互对置。

7.一种固定方法，用于将绕一纵轴卷绕的低压放电灯的灯泡的第一和第二端部固定至具有第一和第二开口的灯座的侧壁中，该方法包括以下步骤：

将灯泡的第一和第二端部径向向内朝纵向轴弯曲；和

分别通过第一和第二开口插入灯泡的弯曲的第一和第二端部。

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