CN1104034C - 电灯 - Google Patents
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Abstract
一种电灯，包括裙边(17、40)，裙边(17、40)包括塑料裙边部分(17)和有模制在所述塑料裙边部分(17)中的第一端部(43)和固定于灯壳(1)上的第二端部(41)的金属裙边部分(40)。金属裙边部分(40)改善了结构的完整性并提供与灯壳(1)的某种热绝缘，从而允许使用较低耐热性的塑料作为塑料裙边部分(17)。
Description
本发明涉及电灯，该电灯包括：
包括压制的玻璃反射体的灯壳；
在灯壳中可被激励发光的光源；
有与所述光源电连接的灯触点的灯头，所述灯触点中的一个包括螺纹壳；和
机械地固定于所述灯壳并包括在所述灯头内的裙边。
美国专利US-4658178已披露这样的PAR灯形式的灯。裙边由塑料制造并有与反射体中的凹座啮合的倾斜延伸部分的第一端部，以机械地将裙边固定于外壳上。该裙边有携带以在塑料裙边的支撑体部分上固定的外螺纹壳形式的、螺丝型(screw-type)灯头的第二端部。来自光源的导线熔接于各触点上。已公开了用于适应不同灯壳温度的各种塑料。
已发现，在全塑料裙边情况下，在如100W那样低功率的灯中，在工作中PAR灯壳背部的较高温度改变了某些塑料的性能。例如，发现，具有从General Electric(通用电气)公司购买的ULTEM 1000TM的全塑料裙边，由于在外壳的裙边/外壳连接处约210-300℃的温度下塑料发生龟裂和净化，从而降低了裙边的牢固性。
在这种情况下，灯的设计者试图选择另外的有抗高温性能的塑料。可是，这样的材料可能有其它不希望的性能，例如较高的原始成本，对模制处理工艺的限制，易脆，较低的弹性等。一般地，用机械方法如将搭接片或块(nubs)与相应的灯壳底端的凹座啮合，使塑料裙边固定于灯壳上，以避免用粘合剂和进行随后的固化时间。高温塑料一般有较高的玻璃纤维含量，这使得该塑料弹性较小，通常更易脆裂。并且，在生产进行的过程中，由于模具磨损，压制的玻璃反射体的尺寸变化一般较大，例如对PAR38灯来说，其值在0.5mm数量级。利用高温塑料的裙边时，如果尺寸过小，由于它们没有足够的弹性使其膨胀和卡合在灯壳上，因而这些误差使它难以获得与灯壳的适当配合，从而导致不能接受的生产废品率的出现。较高温度塑料的相对更易脆的性能还导致在灯工作期间因塑料和反射体之间热膨胀率之差而出现的龟裂。
本发明的目的是提供一种具有改进裙边、无钎焊焊料和没有焊接的灯头结构的电灯。
按照本发明，在开篇中所述的那种灯的特征在于：
裙边包括机械地固定于灯壳上的金属裙边部分和机械地固定于金属裙边部分上并在其上机械地固定有螺纹壳的部分的螺纹壳的塑料裙边部分。
按照本发明的金属裙边部分有足够的韧性，允许用已知的技术(用冷锻工艺)来简单地装配灯壳。此外，发现金属裙边部分有沿其长度温度下降、从而使由塑料部分承受的温度下降约5-7.5％的优点。这使人感到惊奇，因为金属通常有高导热率，因而并不寄希望于明显地降低由塑料部分承受的温度。该温度降允许使用较低耐热性的塑料，与更耐热的塑料相比，这种较低耐热性的塑料通常有低成本并能提供更好的连接灯头部件的机械性能，例如更好的弹性。
按照最佳实施例，金属裙边部分包括整体地模制于塑料裙边部分中的部分。这提供了低成本地将两个裙边部分固定在一起的方法，即在模制裙边的塑料部分的工艺过程中自动地将两个裙边部分固定在一起。金属裙边部分模制在塑料裙边部分中的那部分最好包括周边凸缘。该凸缘提供对在连接点区域的体壳的结构稳定性，同时还提供与塑料接触用的附加的表面面积，从而改善混合裙边整体的完整性。
应注意，美国专利2262629展示一种有携带灯头的金属裙边的PAR灯，该灯头有在绝缘体上的螺纹壳。已在工业上使接近50年的该绝缘体不是塑料而是玻璃。这样的绝缘体不可用作裙边。
按照本发明的另一个实施例，灯头包括与来自光源的中心导线电连接的灯头触点。灯头触点有(i)用于接触插座中的相应触点的接触部分，和(ii)从接触部分延伸的刚性体。塑料裙边部分有限定用于容纳刚性体的紧固孔的孔壁，确定该孔的尺寸并使包围紧固孔的塑料部分具有选择的弹性，以便(i)在刚性体插入紧固孔、同时相对于塑料裙边部分设置接触部分时，在刚性体与孔壁之间牢固地夹持导电线，(ii)通过仅仅利用在刚性体与孔壁之间的摩擦，在紧固孔中固定灯触点，刚性体与孔无任何卡咬类型(snap-type)的啮合。
上述特征提供简单并容易制造的灯头结构，将触点的刚性体简单地插入紧固孔中，从而(i)在灯头上牢固地固定灯触点，(ii)提供中心导线与触点的可靠电连接以及中心导线与灯头的可靠的机械连接。触点本身是简单的(没有弯折的叶片、搭接片、片状物(flaps)或销)。因此，不要求按现有技术灯头(例如美国专利US2664551、US2736873和US2732532所披露的)那样装配这些部件。也不要求额外地焊接、钎焊焊接、冷锻、销连接、锻造或其它金属形成法形成该触点。触点的简单形状以及使触点简单地轴向插入孔中的移动意味着相当简单的机械化，这对于灯产品获得商业成功所必需的高速制造来说是非常重要的。
按照一个优选实施例，中心导线的自由端沿将刚性体插入紧固孔的方向伸进紧固孔。这避免了在把刚性体插入紧固孔时将中心导线背离灯壳地推出孔的可能性。这还具有下列明显的优点：由于中心导线的自由端沿灯壳的方向伸进孔中，因而中心导线不能伸到灯头的外部。因此，不需要修整中心导线，进一步地简化了生产。
在一个实施例中，用在塑料裙边部分中的一个靠近紧固孔轴向地延伸的引导孔实施上述中心导线的取向。导线从灯壳沿与插入刚性体方向相反的方向伸过引导孔，然后伸进紧固孔，从而提供简单的穿插通道。引导孔最好包括沿离开灯壳的方向变窄的倾斜引导壁，当裙边放置于灯壳上时引导壁引导中心导线进入并穿过引导孔，以容纳中心导线。不需要裙边与外壳严格地对准，便可在高速生产中可靠地穿插中心导线。
为了提供整洁并可防损坏的外观，最好引导也靠近紧固孔终止，以便用灯头触点的接触部分整体地覆盖引导孔和由此伸进紧固孔的中心导线。为进一步地改善外观和防损坏，在另一个实施例中，塑料裙边部分包括一个具有与接触部分形状互补的形状的反孔(counterbore)，接触部分凹入该孔中。按这种使触点周边外边缘凹陷进去的方式，使用者不用工具是很难去除触点的。
引导孔可直接与紧固孔耦合，并且例如，以与轴垂直的角度直接将中心导线导入紧固孔，代替靠近紧固孔轴向地延伸以便将中心导线引向外部的引导孔。其优点是，紧固孔本身用作限制中心导线露出的阻挡物，从而自动地测量中心导线在孔中要被夹持的长度。
在另一个适合于采用具有以绝缘包皮覆盖导电芯的导线的灯的实施例中，引导孔本身包括与包皮而不与芯线啮合的阻挡物，从而控制芯线进入紧固孔中的长度。该特征还防止在刚性体插入的过程中心导线又被拉进孔内。
上述的引导方式特征还可应用于由螺纹壳夹持的侧边导线。
参照下面的附图将详细说明本发明的这些和其它特征，附图展示本发明的这些特征但并不限于此。
图1是展示本发明混合裙边灯头的第一实施例的PAR灯的示意性剖面图；
图2是展示改变了图1中所示的中心导线穿插通道的第二实施例的裙边塑料部分的示意性剖面图；和
图3是展示中心导线的另一个穿插通道的第三实施例的示意性剖面图。
图1示出体现本发明几个特征的带灯头的抛物面镀铝反光(PAR)灯的反射体端部。
灯包括有多个凹槽3的模压硬质玻璃的灯壳1。中心导线5和相应的侧边导线7从各自的箍环9、11沿轴向离开灯壳1而延伸。在图中，用公知的方法，箍环9、11气密性地密封灯壳1并对为白炽灯丝8的形式的光源提供机械支持和电连接。或者，光源可以是卤素燃烧室或高压气体放电弧光管，如金属卤化物弧光管。
灯头15固定在灯壳1上，该灯头15包括具有合成树脂材料的塑料部分17和金属部分40的裙边17、40。塑料部分17携带包括中心触点19和螺纹壳30的灯头15。中心触点19有(i)用于与在配对的灯座中的相应触点相接触的接触部分21和(ii)从接触部分21延伸的刚性体23。塑料部分17有带孔壁27的凹入部分25，孔壁27限定用于接收刚性体23的紧固孔26。相对于刚性体23的直接来选择孔壁27的直径，并且选择塑料部分17的合成树脂材料的弹性模量，以使得在刚性体插入紧固孔26、同时接触部分21的底边22对着凹入部分25的端表面29安置时，中心导线5被牢固地夹持在刚性体23和孔壁27之间。由于孔壁合成树脂材料的弹性，仅仅通过刚性体23和孔壁27之间的压配合便使灯的中心触点19和中心导线5被固定于紧固孔26中。
在图1的灯头中，刚性体23和孔壁27的形状均匀圆柱形。刚性体23具有如同孔壁27的圆/倒角边缘(用参考标号28表示)那样的圆/倒角边缘24，以便在插入紧固孔时引导刚性体。或者，刚性体/孔可有朝向灯壳例如约为1°-2°的小斜度。所示的刚性体23为固体，但也可以是管状的。这些简单化的形状允许可比现有技术中某些较复杂的部分更廉价地制造这些部件，那些较复杂的先有技术部件例如是美国专利US-2336529中所示的触点的弹簧销、或US-2664551的方形片等的部件。此外，本发明中将触点插入紧固孔完成装配，而涉及上述专利和其它已知专利的管状铆钉和片、搭接近、唇片或叶片在首先将其触点固定到它们各自的绝缘体上之后，还进一步需要进行机械变形，以夹持金属线。因此，容易看出，本发明披露的结构是简单、精巧并效的、在灯的领域中以前还未意识到的解决方案。
金属螺纹接触部分30与侧边导线7电接触，侧边导线7从箍环9穿过孔31延伸然后沿插入螺纹接触部分30的方向(用箭头A指示)返转向灯壳1。螺纹壳30在以参考数字133指示的同轴位置圆周地锻压或冷锻到塑料裙边部分17上，以便将螺纹壳30机械地固定到裙边部分17上并提供与侧边导线7电接连。注意，由商业上可得到的紧凑型荧光灯可知，用锻压，冷锻或其它使螺纹壳变形在与其之间有侧边导线的塑料壳上的方法，可以在灯头的金属螺纹壳与塑料壳之间固定侧边导线。
金属裙边部分40包括用于接受灯壳底部2的第一环形端部41。第二环形端部43整体地模制在塑料裙边部分17的第一端部内。金属裙边部分40的第二端部43包括大体横向于灯轴延伸的凸缘45。凸缘45围绕金属裙边部分40的整个周边延伸。凸缘45还包括沿其周边分布的缝或孔，裙边部分17的塑料材料穿过该缝或孔延伸。这确保裙边部分17旋转地锁定于裙边部分40。通过将第二端部41冷锻入凹槽3中从而使其固定于底部2上。不使用粘接剂。
制备各种样品，以测试按照本发明混合灯头的可行性。在第一个试验中，将按照图1有混合裙边的灯头与整个为塑料裙边的情况进行比较。在两种情况下，塑料都是OLTEM1000TM。按照图1的灯头由壁厚为0.4到0.5mm的黄铜制备金属裙边。两种样品都放置于按照IEC标准用于高帽固定(high-hat fixture)的最大固定温度为250℃的炉子内。在48小时之后，整个为塑料的裙边灯头完全熔化，结果成搅炼塑料(a puddle of plastic)，而按照本发明的混合裙边灯头仍然保持原样不受损并可使用。这完全出乎人们的意料之外，因在炉子中经过48小时之后，无论混合灯头的金属裙边部分与整个为塑料灯头的相应的塑料部分之间的热容量和导热能力的差别如何，整个为塑料的灯头和混合灯头都应经受相同的温度。可以认为，有金属裙边部分增加了结构的整体性并防止了塑料变形和流动。
在另外的测试中，制备六个灯头并再次放入250℃的炉子中保持90小时。这六个灯头包括具有表I中的每种塑料的三个混合灯头和三个整个为塑料的灯头。
表I
| 商标/牌号 | 光源 | 种类 | 偏离(deflec-tion)温度(c)@264PSI | 抗挠模量(GPA) |
| Ryton/RT02 | Philips66 | 聚苯撑硫 | ＞260 | 1.72 |
| Amoldel/AF-4133X | Amoco聚合物 | Polyphath-almide(33％玻璃强化) | 294 | 12.4 |
| WellamidTM | Wellman，Inc | 尼龙66 | 240 | 6.85 |
如表II所示，在9小时之后，每个整个为塑料的裙边表现明显的包括标记和形状在内的可见损伤。相反，Ryton和Amodel的混合裙边没有可见损伤。Wellamid混合灯头在壳内部稍有变形。
表II
| 壳 | 破裂 | 变形 | |
| AP | Wellamid | Y(熔化) | 较大 |
| AP | Amodel | Y | 较大 |
| AP | Ryton | Y | 较大 |
| H | Wellamid | N | 较小(内部) |
| H | Amodel | N | 无 |
| H | Ryton | N | 无 |
H＝混合；AP＝全塑料
在另一测试中，两个完成的120W、120V的PAR灯按高帽固定(high-hat fixtures)头朝上(base-up)地以额定电压的100％、110％和120％点燃并在各电压下稳定2小时。一个灯有Wellamid尼龙66的全塑料灯头，另一个灯有塑料部分为Amodel塑料的混合灯头。在裙边与反射器跟部的界面(温度1)和在金属裙边部分与塑料裙边部分之间的连接点(对混合灯头而言)以及相对全塑料灯头的相应位置(温度2)进行温度测量。该温度示于表III。
表III
| 混合型 | 全塑料型 | |||||
| 120V(100％) | 132V(110％) | 144V(120％) | 120V(100％) | 132V(110％) | 144V(120％) | |
| 灯1灯2 | 164℃177 | 175189 | 187202 | 133179 | 142188 | 151202 |
如表III所示，就全塑料裙边面言，在塑料与玻璃反射体的界面处经受的最高温度是202℃。对于混合裙边，在与反射体的界面处的最高温度也是202℃，但由金属裙边部分承受该温度。由塑料承受的最高温度是187℃，比带合塑料裙边的低7.5％。在额定电压下，塑料的最高温度仍然比全塑料裙边的该温度低约5％。应注意，两种样品的塑料上的温度差不能认为影响温度测量。
图2展示有绝缘导线的灯所用的灯所有的塑料部分的变型。与图1中相同的部分被标以相同的参考标号。该实施例中的导线5、7有分别围绕其单股导体芯5b、7b的绝缘包皮5a、7a。裙边部分37有倾斜的引导导线5a穿过导孔50的引导壁49。引导壁49通过与绝缘包皮的端部啮合，还用作限制伸出引导孔50的经修整的端部5c(剥离其绝缘包皮)的长度的挡块。可是，由于自由端部5c沿与将刚性体插入紧固孔的方向相同的方向延伸，因而在插入刚性体23时不可能推出该自由端部。包皮5a的端部与倾斜的引导壁的相互作用还限制导线5的移动。
裙边部分37还有一个与中心触点19的外周边边缘22b成互补形状的凹槽53。该边缘的凹进防止使用者的干预而造成中心触点19的被去除。还用中心触点19的接触部分21来覆盖引导孔50和导线5，以提供一个整齐和干净的外表。
图3示出类似于图2的结构，只是其中的引导孔61直接与紧固孔66耦合，大体横向于刚性体23的插入方向(图1)延伸。触点19未示出，以更好地展示端部5c在穿过引导孔61之后的位置。
在上述实施例中，用于中心触点19、螺纹壳30和裙边部分40的适当材料可包括黄铜和铝。应指出，在现有技术中，由于熔化的玻璃会破坏铝，所以对于使用玻璃绝缘体的灯头，不能用铝作为螺纹壳。因此，对灯的设计者来说，在裙边部分中采用耐较低温度的塑料就可扩大可用金属的选择。图2、3的实施例的导线具有一根带PVC/尼龙绝缘包皮的镀锡的铜绞线。
Claims (10)
1.一种电灯，包括：
包括压制的玻璃反射体的灯壳(1)；
在所述灯壳(1)中可被激励发光的光源(8)；
有与所述光源(8)电连接的灯触点的灯头(15)，所述灯触点中的一个包括螺纹壳(30)；和
固定于所述灯壳(1)并包括在所述灯头(15)内的裙边(17、40)，
其特征在于，所述裙边(17、40)包括机械地固定于所述灯壳(1)上的金属裙边部分(40)和固定于所述金属裙边部分(40)上的塑料裙边部分(17)，所述塑料裙边部分(17)包括一个其上机械地固定有所述螺纹壳(30)的部分。
2.根据权利要求1的电灯，其特征在于，所述金属裙边部分(40)包括整体地模制在所述塑料裙边部分(17)中的部分。
3.根据权利要求2的电灯，其特征在于，所述金属裙边部分(40)包括周边凸缘(45)，所述周边凸缘(45)被整体地模制在所述塑料裙边部分(17)中。
4.根据权利要求1或2的电灯，其特征在于，所述灯 触点还包括：中心触点(19)，中心触点(19)包括接触插座中的相应触点的接触部分(21)和从所述接触部分(21)延伸的刚性体(23)；
连接到所述光源(8)的中心导线；和
所述塑料裙边部分(17)有限定紧固孔(26)的孔壁(27)，该紧固孔(26)用于容纳所述刚性体(23)，按一定尺寸配置所述孔(26)并且使包围所述紧固孔(26)的所述塑料裙边部分(17)具有所选的弹性，以便在所述刚性体(23)插入所述紧固孔(26)、同时相对于所述塑料裙边部分(17)设置所述接触部分(21)时，在所述刚性体与所述孔壁(27)之间牢固地夹持所述中心导线(5)，通过仅仅利用在所述刚性体(23)与所述孔壁(27)之间的摩擦，在所述紧固孔(26)中固定所述灯触点，所述刚性体(23)与孔(26)无任何卡咬类型的啮合。
5.根据权利要求4的电灯，其特征在于，所述中心导线(5)的端部沿所述刚性体(23)插入所述紧固孔(26)的方向伸入所述紧固孔(26)。
6.根据权利要求5的电灯，其特征在于，所述塑料裙边部分(37)包括靠近所述紧固孔(26)延伸的引导孔(50)，所述中心导线(5)从所述灯壳(1)沿与插入所述刚性体(23)的方向相反的方向穿过所述引导孔(50)，然后进入容纳所述刚性体(23)的所述紧固孔(26)。
7.根据权利要求6的电灯，其特征在于，所述引导孔(50)包括沿远离所述灯壳(1)的方向变窄的倾斜引导壁(49)，倾斜引导壁(49)用于将所述中心导线导入所述引导孔(50)。
8.根据权利要求6的电灯，其特征在于，所述引导孔(50)靠近所述紧固孔(26)终止，以便用所述中心触点(19)的所述接触部分(21)全部覆盖所述引导孔(50)和由此伸进所述紧固孔(26)的所述中心导线(5)。
9.根据权利要求4的电灯，其特征在于，所述塑料裙边部分(37)包括有与所述接触部分(21)形状互补的形状的反孔(53)，所述接触部分(21)凹陷入反孔(53)。
10.根据权利要求4的电灯，其特征在于，侧边导线(7)从所述光源(8)延伸，所述侧边导线(7)的一部分被夹持于所述塑料裙边部分(17)与所述螺纹壳(30)之间。
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