CN1159655A - 在灯管和镇流器电路之间具有热屏蔽板的荧光灯 - Google Patents

Abstract

一种荧光灯，包括灯管。灯进一步包括分别在灯管的第一和第二端部的第一和第二能量传输装置，用于向灯管中的填充材料提供电能。灯还包括将第一能量传输装置与向第一能量传输装置提供电能的镇流器电路隔开的热屏蔽板，当镇流器电路的工作温度升高时，其寿命显著缩短。构造热屏蔽板，使它将足够的辐射能量反射回第一能量传输装置和灯管的任何相邻部分，以便使镇流器电路的工作温度与没有热屏蔽板的情况相比下降大约1摄氏度以上。

Description

在灯管和镇流器电路之间具有热屏蔽板的荧光灯

本发明具有两方面。第一方面涉及灯阴极与镇流器之间的互联和实现这种互联的方法，更具体地说涉及这种互联和能够高度自动化地实现这种互联的方法。第二方面涉及在灯管和镇流器之间采用热屏蔽板以延长镇流器寿命的荧光灯。所附权利要求书直接针对本发明的第二方面。

小型荧光灯为了实现小型化同时又使灯管保持较长的长度，一般包括几个180度对折或弯曲的灯管。在灯管的每端是连接在灯管中的灯丝加热型阴极的端部之间的相应的一对长形导体。此处将这种导体称为阴极。阴极与镇流器电路相连，以便使提供给阴极的电流符合所要求的条件。接下来，镇流器电路通常与适合于安装在常规的白炽灯灯座中的螺旋灯头相连。本发明的第一方面或特征具体说来涉及灯阴极与镇流器的连接。

将灯阴极与镇流器电路相连的现有技术的一种做法是采用所谓导线卷实现这种连接。这样，阴极的端部放进导线卷(即圆筒形导电部件)的一端中，而来自镇流器电路的引线放进导线卷的另一端。然后挤压导线卷，使得阴极和镇流器电路之间有良好的机械和电连接。然而，安装导线卷是用手工完成的。特别是由于导线卷的尺寸很小，所以采用导线卷是困难的从而也是昂贵的做法。

本发明的第二方面(特征)旨在设计小型荧光灯以提高其瓦数，得到更高的光输出。这种灯包括外壳，即灯管，里面填充了适当的填充材料，用以发光。灯的阴极是灯丝加热型的，并保持在高温下，以确保灯正常工作。灯的镇流器电路位于灯管和被加热的灯阴极附近，因此，提高了瓦数的灯其发热量也增加了，这使得镇流器的温度升高。已知温度升高每10摄氏度，各种镇流器部件(例如电解电容器)的损坏程度就加快50％。其它因素也提高了镇流器温度，例如将镇流器电路放在凹进去的支架中，这限制了对镇流器的冷却，或者包括灯管的填充物中的汞齐，这引起某些应用场合中(例如在凹进去的灯支架中)系统温度升高。

如下面将要详细地描述的那样，本发明人对小型荧光灯的发热问题进行了大量的研究，找到了限制镇流器温度的简单(例如成本低)和有效的途径。

因此，本发明第一方面的一个目的是提供灯阴极与镇流器之间的互联和能够高度自动化地实现这种互联的方法。

本发明第一方面的另一个目的是提供这种互联和能够高度自动化地实现这种互联的方法，以避免上述现有技术中使导线成卷的操作。

本发明第一方面的再一个目的是以复杂程度和成本尽可能低的方式进行这种互联的方法。

本发明第二方面的一个目的是提供一种荧光灯，其中镇流器温度被显著地降低了，于是大大延长了镇流器的寿命。

本发明第二方面的另一个目的是使荧光灯位于较热(例如凹进去)的支架中时，荧光灯能够采用延长了寿命的镇流器电路。

本发明第二方面的再一个目的是通过采用可以廉价提供的热屏蔽板来实现上述两个目的。

根据本发明的第二方面，提供了一种最佳形式的荧光灯，包括具有第一和第二端部并包含当灯被供电时使灯发光的填充材料的灯管。灯进一步包括分别在灯管的第一和第二端部的第一和第二能量传输装置，用于向灯管中的填充材料提供电能。灯还包括将第一能量传输装置与向第一能量传输装置提供电能的镇流器电路隔开的热屏蔽板，当镇流器电路的工作温度升高时，其寿命显著缩短。构造热屏蔽板，使它将足够的辐射能量反射回第一能量传输装置和灯管的任何相邻部分，以便使镇流器电路的工作温度与没有热屏蔽板的情况相比下降大约1摄氏度以上。

以下详细的描述将参照附图进行，其中相同的参考号表示相同或相应的部件，这些附图中：

图1是具有本发明的热屏蔽板和灯阴极与镇流器互联特征的小型荧光灯的简化的分解透视图。

图2是表示从图1中的箭头28看过去的图1的灯的部分。

图3是表示图1所示的肋状部分43的详细的上平面图。

图4是图3所示的槽46的详细的侧平面图。

图5是图4所示的槽46的详细的上平面图。

图6是图1的导电夹子22的透视图。

图6A是图6的导电夹子的详细视图。

图7是沿图3中的箭头7、7看过去的组装的灯阴极与镇流器互联的详细剖面图，为了清楚起见省略了阴极41。

图8是根据本发明的组装灯的简化的侧平面图。

图9是表示从图3的箭头9、9看过去的将阴极自动定位进具有本发明互联特征的肋状部分中的简要视图。

图10是互联肋状部分的槽和其中部分地安放了阴极的详细视图，类似于图4。

图11表示根据本发明的一个实施例的由接线柱70固定的阴极的最左部分，接线柱70的周围缠绕了阴极。

图1表示体现了本发明的热屏蔽和灯阴极与镇流器互联特征的小型荧光灯的选择部分。灯10包括以简化形式表示的塑料盖12，用于固定对折的灯管14的上端部。灯管14包括用于发光的适合的填充材料。根据本发明的一个方面，热屏蔽板16降低了镇流器电路18的温度，延长了其寿命。虽然镇流器电路18在实际上是作为单独部件如电阻器、专用集成电路和电感绕组等在印刷电路板(PCB)20上实现的，但是图中仅以一个方盒示意性地来表示。镇流器电路18可以与容纳在常规的白炽灯座中的螺旋灯头(未示出)相连。

导电夹子22和24安装在PCB 20的下部，是本发明的灯阴极与镇流器互联的一部分。它们通过PCB上的印制导体26与镇流器电路18相连，这在下面将详细说明。

从图1中的箭头28所示的方向向下看盖12，图2更清楚地表示灯管14一端的对折部分。第一灯管端部14A穿过盖12的孔12A向上伸出。灯管14从端部14A以直线方向向下伸出一段长度，然后完全(例如180度)弯曲，穿过盖孔12B向上伸出作为管部分14B，另一次完全弯曲之后，向下穿过孔12B的上部。对灯管部分14C和盖孔12C以及灯管部分14D和盖孔12D进行类似的对折(或弯曲)。灯管14的第二端部以灯端部14E表示，该端部穿过孔12E向上伸出。虽然本发明可以对灯进行其它次数的弯曲，但是这里对灯进行了七次完全弯曲。

再回到图1，灯管部分14C的灯端部(或末端)30向上伸出，高于所示的其它灯端部；它可以包括所谓的汞齐末端，用来包容作为灯管14中的所述填充材料的汞齐。热屏蔽板16通过包含容纳末端30的末端罩32容纳灯末端30。类似的末端罩33、34和35分别容纳灯末端36、14E和14A。

来自灯末端14A的加长的阴极41和来自灯末端14E的阴极42与肋状部分43相连。两个阴极离开每个末端，以便将灯丝加热的阴极部分(未示出)容纳在灯管中。肋状部分43将阴极41和42固定在适当位置，以便与PCB 20上的相应的导电夹子22和24相连。肋状部分43最好与塑料盖12成为一个整体，并在相应的槽中安放阴极41和42；这些槽在图3的肋状部分的详细上平面图中用数字表示为槽46、47、48和49。参照图3，肋状部分43可以包括一对隔离壁43A和43B。最好高于璧43A和43B的定位突出部分44与PCB 20(图1)中的槽45共同作用，帮助PCB相对于肋状部分43定位。突出部分44最好与塑料盖12(图1)和肋状部分壁43A、43B成为一个整体。

如下面将要说明的那样，重要的是槽46-49(图3)能够牢牢地抓住安放在其中的阴极部分。于是，如图4中槽46的详细视图所示，槽46的壁46A和46B共同作用，形成所示的楔形。壁46A还包括键槽50，而壁46B包括另一个键槽51。两个键槽几乎以槽46的深度延伸，即从槽的开口46C到槽的底部46D。如图5的详细上平面图中所示的那样，键槽50和51最好相互错开。安放进槽46中的阴极(未示出)的直径大于槽的底部46D的横向尺寸。当阴极向下压入槽中时，槽的楔形部分变窄，连同压向阴极的键槽一起，使得阴极被牢牢地固定在适当的位置，其目的将在下面说明。

现在参照图6的详细视图，该图中以最佳形式示出了图1的导电夹子，例如导电夹子22。夹子22包括在其一般是平的部分22B上形成的夹紧槽22A。在槽的开口处有斜坡54，用来帮助将阴极引导进槽中。夹子22包括插入PCB 20(图1)中各自的孔(未示出)内的一对腿22C和22D。采用两个这样的腿为夹子提供了防转动机构。从腿22C和22D的相反方向伸出的另一条腿22E构成一个柄，使得自动“抓放”机械(未示出)能够抓起夹子22，并将它安装到PCB上。夹子22的底部最好包括较大的圆孔22F，如图6A的详细视图所示。这使得夹子的左和右侧(如图6A所示)呈现类似于弹簧那样的弹力，压紧阴极(未示出)。

组装的灯阴极与镇流器互联结构示于图7。如图所示，热屏蔽板16位于肋状部分43的上部。每个槽46的键槽51被完全画出，而PCB20和肋状部分的壁43A和43B的其余部分以剖面形式表示。图中画出了夹子22以及上述它的各条腿22C、22D和22E。

图8表示组装的灯10的侧平面图，其中镇流器外壳62以常规方式安装到盖12上，并包围PCB 20。然后，PCB 20借助于示意性表示的导体64与螺旋灯头相连。带有例如(灯管)末端盖34和35的热屏蔽板16将PCB 20上的镇流器电路(未示出)与灯管14的相邻的末端隔开。下面将提供热屏蔽板16的细节。

在组装图1所示的灯部件的过程中，“抓放”机械(未示出)可以便利地抓起阴极41和42中的每一个，并将它们放进肋状部分43的各自相应的槽中。上述本发明的背景技术中描述的先前用手工操作进行的连接的这种自动处理过程示于图9。

图9表示从图3中的箭头9、9看过去抓起阴极42并将它放进肋状部分43的状况。如图所示，阴极42最好对准灯管14的所示部分先向上延伸。然后“抓放”机械在例如点64处抓起阴极42，并沿弧线66移动该点，到达点68。弧线66最好与阴极42离开灯末端14E处的轴69基本相切；这样做使得在将阴极42放在肋状部分43上部的过程中最大限度地减小了阴极42的弯曲度。然后阴极42’部分地置于槽49中，如图10所示，图10类似于图4，表示槽49的细节。阴极42以这种方式相对于槽的纵向(未示出)横着插入槽49中。在这一点上阴极42看起来如虚线42’所示。

如果需要，可以如图11所示将阴极42的最左部分例如缠绕在相对于肋状部分43是固定的接线柱70的周围。然而，如果阴极42的刚性足够大的话，那么可以不用接线柱70。

“抓放”机械可以同时抓起和安放四个阴极41和42中的任何一个或任何组合(例如全部阴极)。这种机械可以是专门用来执行所述抓放操作的机械，也可以是安排用来执行此处所需的专门操作的通用机械。

返回图1，利用容纳在热屏蔽板的切口56中的盖的引导部件58，热屏蔽板16定位于盖12的内部。热屏蔽板16可以固定在肋状部分43的上部，这可以从图7的详细装配图中更清楚地看出。热屏蔽板16最好卡在肋状部分43的周围，将阴极41和42的自由端锁定到位。然后将上面带有夹子22和24的PCB 20的“耳”20A穿过切口56插入热屏蔽板16。同时，PCB 20的耳20B被容纳在盖12的引导部件58的引导槽58A中，以便引导夹子22和24与阴极42和43的互联。图3所示的定位突出物44对这种互联进行进一步的引导。在将PCB 20的耳20A插入肋状部分的壁43A和43B(例如图3)之间的空间时，阴极41和42分别容纳进夹子的夹紧槽22A中(图6)。这时，阴极的相邻部分向下压入肋状部分的各自的槽中，从而如结合图4和5所述的那样将阴极固定在槽中。这期间，夹子22和24的夹紧槽将容纳在这些槽中的阴极部分夹紧，以便在夹子和阴极之间形成所谓的气体密封。

考虑到本发明的灯阴极与镇流器互联的特征，夹子22的夹紧槽22A(图6)的典型宽度例如是0.275毫米，将被容纳在槽中的阴极的直径是0.032毫米。如图6A所示，夹子的孔22F的直径大于槽22A的宽度。夹子22最好由铍青铜或呈现类似刚性的其它导电材料构成。阴极41和42例如可以包括镀了镍的钢。已经发现采用上述尺寸和材料导致阴极和导电夹子之间的气体密封，这延缓了接触部分的氧化过程。

本发明的灯阴极与镇流器互联的特征对小型荧光灯是特别有用的，对小型荧光灯来说非常重要的一点是要考虑成本。这是因为用小型荧光灯的目的是为了代替个人(即非公共机构)消费者购买的低价格的白炽灯。然而，该互联特征还可以用于其它具有阴极的灯，例如低压或高压钠灯，高强度放电灯，水银放电灯或采用使电压降低的镇流器电路的低压白炽灯。

进一步参照图8，现在描述本发明的第二方面即热屏蔽板的进一步的细节。如上所述，随着小型荧光灯中镇流器电路的各种电子部件工作温度的升高，它们的寿命将缩短。本发明人通过热实验已经发现，在所示类型的小型荧光灯中采用灯丝加热的阴极，灯中产生的大约三分之一的热量源于灯管14的所谓壁损耗；大约三分之一的热量源于灯丝加热的阴极(未示出)；另外大约三分之一的热量源于通常安装在印刷电路板(PCB)20上的镇流器电路。还知道灯的上述部分之间的热传播以三种方式进行：对流、传导和辐射。然而，不了解这三种热传播方式中相对比较重要的一种，就不可能得到降低镇流器温度的一种有效的和低成本的解决方案。

在寻找降低镇流器温度的一种有效的和低成本的解决方案的过程中，本发明人就图8所示的小型荧光灯进行了无数次的热实验。在进行的实验中包括以下单独的实验：(1)将沙包括进镇流器外壳62中，以便改善从镇流器到外壳和灯头63的冷却通路。(2)围绕镇流器电路的磁线圈(未示出)放置散热器(未示出)，以便将由这种线圈产生的热与镇流器电路的电解电容器(未示出)隔离。(3)将金属板(未示出)放在所述功率FET的周围，以便更好地将FET发出的热量散去。(4)在塑料镇流器外壳62中形成不同尺寸和位置的切口(未示出)，以便为镇流器电路提供对流冷却通路。(5)采用45毫英寸直径而不是通常的25毫英寸直径的粗铜线作为导体64，以便增强从PCB 20上的镇流器电路到灯头63之间的热传导通路。(6)在镇流器电路中的电解电容器(未示出)和镇流器外壳62以及灯头63之间填充导热的环氧树脂，以便改善始于电容器的热通路。(7)将灯管14相对于镇流器电路旋转180度，以便使灯丝加热的阴极(未示出)远离所述磁线圈。(8)用透光的塑料外壳62代替通常不透光的外壳。(9)将作为谐振回路的谐振电感的磁电感从外壳64中移去，放在该外壳的外部。(10)在镇流器外壳64的外面包以1至2毫米的铜片，以便提高其塑料表面的散热性。(11)在镇流器外壳64上形成内部隆起部分，以便增加其散热面积。(12)灯管14与镇流器电路分开，以便使它们相互热隔离。(13)将1.2密耳厚的铜散热片(未示出)加到PCB 20的非电路侧，以便散热。(14)使面对镇流器电路的盖12的表面向着该电路方向形成波纹，以便提高灯管的光的净输出量。(15)用白色的热胶代替固定盖12中灯管14的暗颜色的胶，以便既把更多的光反射到灯管，又使阴极产生的热与镇流器电路实现热隔离。(16)将所述电解电容器进一步移向灯头63，以便既把它与较热的镇流器部件隔离，又使它靠近较冷的灯头。(17)将灯丝加热的阴极移到灯管14中相对较高的位置。(18)用图8所示的水平安放的印刷电路板代替所示的垂直安放的PCB 20。(19)采用Valox塑料制成的所示的无光泽和非金属的热屏蔽板16，以便将灯管14与镇流器电路热隔离。(20)同样采用Valox塑料制成的非金属的热屏蔽板16，但是将面向灯管14的一侧表面抛光，使其具有光泽。(21)采用Valox塑料制成的、在镇流器侧具有1至2毫米铜片的热屏蔽板16，，以便热隔离和阻断灯管14发出的辐射光和红外能量，使它们不能到达镇流器电路。

此处所指的Valox塑料可以从New York的Fairfield的通用电气公司得到，产品号是420SEO。这种材料是塑料的聚酯基族，经过特殊处理使其薄壁截面形式具有良好的可燃率(即UnderwritersLaboratory的V-O率)。由于其晶状结构和添加了玻璃填充物，所以这种材料具有很高的结构强度。它具有良好的抗紫外线的能力，这种能力是通过添加玻璃填充物提高的。添加氧化钛，使该材料具有白色的外观，以代替其天然的灰色的外观。白色提高了对有用光的反射率，并且最大限度地减小了对紫外光的吸收。此外，在上述实验中Valox塑料的厚度大约是2.0毫米。

从上述实验中可知，当采用金属化的Valox塑料时可以最有效地降低镇流器的工作温度，即在实验21中，镇流器部件的平均温度下降20摄氏度，其次当采用非金属化但有光泽的Valox塑料时，即在实验20中，平均温度下降10摄氏度。其它实验表明，采用上述白色的非金属化、无光泽的Valox塑料仍然是相当有效的，尽管在某种程度上不如采用非金属化但有光泽的Valox塑料。本发明能够使温度降低至少1度，最好降低大约3度，更好的情况是降低大约5度或5度以上。

除Valox塑料以外的其它许多材料都可用作本发明的热屏蔽板。例如也可以采用Lexan塑料。可用的一种Lexan塑料是由NewYork的Fairfield的通用电气公司销售的，产品号是HF1110R-803。这种材料是聚碳酸脂族，非晶体结构。由于该材料冷却时收缩均匀，所以特别适合于进行精密部件的模制。该材料具有高抗击强度和某种程度的可塑造性，这使得截面薄的部件可被模制，并且在部件无破损的情况下送出。它还可以抗紫外光。产品编码-803表示白色，由于具有与上述Valox塑料相同的白色，所以具有相同的优点。Lexan塑料的典型厚度是1.0毫米。

虽然本发明的热屏蔽板方面是结合小型荧光灯描述的，但是该热屏蔽板也可用于长条形的荧光灯。此外，它可以用于上述带电极的以及不带电极的那种类型的灯，因为在这两种情况下向灯管传输能量的装置(未示出)产生大量的热。

从以上描述可以看出，根据本发明的第一方面提供了一种灯阴极与镇流器互联结构，以及以复杂程度和成本尽可能低的方式进行这种互联的方法。根据本发明的第二方面提供了一种荧光灯，其中镇流器的温度被显著地降低了，从而大大延长了镇流器的寿命，或者灯可以在例如凹进去的固定位置中在相对热的环境下工作。

虽然以上针对具体实施例对本发明作了描述，但是对本领域的一般技术人员来说可以对此做出各种修改和改动。因此应理解，所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的真正范围和精神内的所有的修改和改动。

Claims (15)

1.一种荧光灯，包括：

(a)具有第一和第二端部并包含当灯被供电时使灯发光的填充材料的灯管；

(b)分别在所述灯管的所述第一和第二端部的第一和第二能量传输装置，用于向所述灯管中的所述填充材料提供所述电能；以及

(c)将所述第一能量传输装置与向所述第一能量传输装置提供电能的镇流器电路隔开的热屏蔽板，当镇流器电路的工作温度升高时，其寿命显著缩短；

(d)构造所述热屏蔽板，使它将足够的辐射能量反射回所述第一能量传输装置和所述灯管的任何相邻部分，以便使所述镇流器电路的工作温度与没有所述热屏蔽板的情况相比下降大约1摄氏度以上。

2.根据权利要求1的灯，其中所述热屏蔽板将足够的辐射能量反射回所述第一能量传输装置和所述灯管的任何相邻部分，以便使所述镇流器电路的工作温度与没有所述热屏蔽板的情况相比下降大约5摄氏度以上。

3.根据权利要求1的灯，其中所述热屏蔽板包括一层金属层，用于提高将辐射能量反射回所述第一能量传输装置和所述灯管的任何相邻部分的反射率。

4.根据权利要求1的灯，其中所述热屏蔽板包括一种不透光的浅色塑料材料。

5.根据权利要求1的灯，其中所述热屏蔽板包括一种通常是薄的材料。

6.根据权利要求5的灯，其中所述热屏蔽板包括切口，用于从中穿过灯的阴极引线。

7.一种荧光灯，包括：

(a)具有第一和第二端部并包含当灯被供电时使灯发光的填充材料的灯管；所述灯管具有多个对折部分；

(b)分别在所述灯管的所述第一和第二端部的第一和第二能量传输装置，用于向所述灯管中的所述填充材料提供所述电能；以及

(c)将所述第一能量传输装置与向所述第一能量传输装置提供电能的镇流器电路隔开的热屏蔽板，当镇流器电路的工作温度升高时，其寿命显著缩短；

(d)构造所述热屏蔽板，使它将足够的辐射能量反射回所述第一和第二能量传输装置和所述灯管的任何相邻部分，以便使所述镇流器电路的工作温度与没有所述热屏蔽板的情况相比下降大约1摄氏度以上。

8.根据权利要求7的灯，其中所述灯进一步包括用于连接外部电源的螺旋灯头。

9.根据权利要求7的灯，其中所述灯管包括用于包容汞齐的汞齐末端。

10.根据权利要求9的灯，其中所述灯包括灯丝加热的阴极。

11.根据权利要求7的灯，其中所述热屏蔽板将足够的辐射能量反射回所述第一和第二能量传输装置和所述灯管的任何相邻部分，以便使所述镇流器电路的工作温度与没有所述热屏蔽板的情况相比下降大约5摄氏度以上。

12.根据权利要求7的灯，其中所述热屏蔽板包括一层金属层，用于提高将辐射能量反射回所述第一能量传输装置和所述灯管的任何相邻部分的反射率。

13.根据权利要求7的灯，其中所述热屏蔽板包括一种不透光的浅色塑料材料。

14.根据权利要求7的灯，其中所述热屏蔽板包括一种通常是薄的材料。

15.根据权利要求14的灯，其中所述热屏蔽板包括切口，用于从中穿过灯的阴极引线。

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