CN1225749A - 白炽灯 - Google Patents
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Abstract
一种白炽灯,它具有一个烧结的玻璃板(1),电流导体(2)和金属管(3)穿过所说板(1)延伸。白炽体(4)连接到相对于板(1)定位的所说电流导体(2)上,在白炽体(4)上方设一玻璃灯泡(5),灯泡(5)借助于珐琅(6)气密地固定到板(1)上。在玻璃灯泡(5)内设有水蒸汽吸收剂(20)和高压的重气体。该白炽灯可消耗相当大的功率并且也可以相当小,但都有相当长的寿命。
Description
本发明涉及一种白炽灯，它包括：
一个模制的玻璃板，它按气密方式连接到穿过其延伸的电流导体和一金属管上；
一个白炽体，它占据相对于模制板的一个预定位置并且连接到电流导体上；
一个玻璃灯泡，它围绕着白炽体并且按气密方式借助于珐琅连接到模制板上；
一种填充气体，它在灯泡内的压力至少为1巴，
所说金属管在灯泡外部有一个气密的密封件。
这样一种白炽灯由FR-B-913579公开。
这种公知的灯有一个圆形边缘的模制或铸压的玻璃板，在玻璃板上有一个定位柱。对这种灯进行设计，使其前方的灯泡可穿过反光镜中的开口，并且使灯板的边缘压紧到所说开口边界上以形成压力环境。配有灯的反光镜可用作汽车的前灯，用于产生探照光束和行车光束。
这种公知的电灯的缺点是，制造出来的玻璃板的尺寸误差很大。这就是说，由此确定的白炽体的位置也有很大误差。
在白炽灯的其它应用领域，例如在诸如电动车之类的机动车的尾部，期望具有可以利用的白炽灯，这种白炽灯可向后移动(亦即，与灯罩或前边基座一起)靠向一个托架，然后使灯的白炽体相对于托架处于准确的定位位置，而灯泡则背离该托架。这样一种白炽灯可以用作停止灯、尾灯、倒车灯、后雾灯、指示灯、等等。
具有这些功能的公知白炽灯都设有灯罩。对灯的白炽体相对于所说灯罩的位置进行确定有很多限制，并且这种灯的寿命相当短。此外，由于灯的泄漏，所以有相当高的早期失效率。
本发明的目的是提供在本说明书起始所述类型的白炽灯，它使相对于玻璃板准确地预先定位白炽体位置、并形成紧凑结构成为可能。
为实现该目的，按照本发明，玻璃板是一烧结体，它的组分是和灯泡玻璃的组分对应的。
烧结制造的玻璃板可达到很高的尺寸精度。电流导体和金属管可以在一开始就正确安置，并且在这种情况下可以气密地穿过玻璃。烧结的玻璃板的另一个优点是，该板具有浅颜色，例如白色或浅灰色，因而可以反射入射光。从而可防止入射到玻璃板上的光影响通过反光镜形成的光束。这种玻璃组分的一致性避免了玻璃的应变。
由于填充气体压力超过了1巴，所以这种灯有相当长的寿命。在室温把填充气体压力选为2巴和15巴之间，在一般情况下选为2巴和8巴之间，例如在3巴和5巴之间，这是有益的。这对于灯的寿命、并且还对于抗拒灯的光通量的降低都是更加有利的，所说灯的光通量的降低是由于当填充气体包括例如Xe、Kr、或它们的混合物、且它们的比例是它们在空气中的比例(即，按体积计约为6％Xe)时从白炽体蒸发出来的钨的淀积形成的灯泡的变黑引起的。这些气体的高分子量和它们的压力极大地阻碍了钨的蒸发，因此有可能使用相当小的灯泡，同时又能实现高的发光性能。这就有可能使灯具有一个极小的结构高度，从而使放入这种灯的照明装置相当平直。这种灯从玻璃板外侧到灯泡顶部的尺寸例如可以小于2cm。
填充气体包括按体积计百分之几的N2是有利的，从而可防止例如在相当高的工作(burning)电压(例如24伏或更高)的情况下击穿。向填充气体加一种卤素或卤素化合物也可能是有益的，从而可防止灯泡变黑。
在一个优选实施例中，灯泡中设有水蒸汽吸收剂。水蒸汽吸收剂可以设在玻璃板上，或者靠近电流导体，但是特别方便的吸收剂是通过在至少一个电流导体上的一个涂层形成的。水蒸汽吸收剂可使加热灯泡和玻璃板至一相当高的温度、并且因此在一相当小的灯泡内消耗掉相当大的功率成为可能。因此，该灯在所说的小尺寸下能够消耗多达25瓦左右的功率。由玻璃释放的水蒸汽与吸收剂结合，因而可防止在灯内产生水蒸汽循环，进而防止把白炽体的钨输送到玻璃板和灯泡壁。
如果金属管的封闭物是一种可固化的熔融金属，这将是颇具吸引力的。在这种情况下，可以例如借助于一台激光机，在一个清洁的大气环境下，例如在一个气密室中密封白炽灯。另一种可能性是，淀积一滴金属，例如钨，由此可获得例如一种TIG焊接(钨极惰性气体保护焊)。提供气密密封的这些方法的优点是，实施迅速并且极为可靠。金属管的优点是，金属管及其密封不是极易损坏的，并且在避免金属管内发生应变的同时就可把金属管密封住。
在一个优选实施例中，白炽体借助于可固化的熔融金属连接到电流导体上。和可替换的实施例，例如收缩或电阻焊接相比，该实施例不仅具有实施迅速、可靠的优点，而且还具有准确的优点。在这种情况下可使白炽体置于相对于烧结板为一个准确的、预先确定的位置上，最好是处在相对于背离灯泡的烧结板之外侧面的确定位置上，同时把白炽体的端部移到电流导体附近，但不必紧靠它们。在后一种情况下，熔融的金属搭接了电流导体和白炽体端部之间的间隙，并通过固化把二者互连在一起。例如可在所谓的液滴淀积工艺中通过一个分配器从外部提供熔融的金属，例如钼，但按另一种方式例如通过一个激光器也可以使电流导体本身熔化，越向白炽体的如从玻璃板看到的那个端部。
在一个优选实施例中，每个电流导体都有一个靠近所述板的且位于第一导体部分和第二导体部分之间的焊缝，第一部分由第一金属制成并通过模制板进入灯泡，第二部分由第二金属制成并且向白炽体延伸。这个实施例的优点是，在制造了板之后，例如可通过对接焊缝提供该第二导体部分。在这种情况下的第二导体部分没有承受制造该板所必需的温度，并且因此在相同厚度的条件下具有比第一导体部分更大的刚性，其原因是所说第二导体部分还没有软退火。这种情况的一个重要的优点是，该实施例给出一个很宽的选择自由度。因此可以如此选择第二部分，例如使其具有相当小的直径，从而可以防止这一部分在所产生的光束中形成阴影。
灯泡最好有一个球形端部，该球形端部有一个曲率中心，并且借助于珐琅经一个柱形部分连接到模制板上，而白炽体包围着该曲率中心。白炽体通常安排在灯泡的中心线上，和烧结板垂直。在一个优选实施例中，柱形部分和端部的邻接部分有一个白色的漫散射涂层。该实施例的优点是，该涂层沿远离该板的方向反射产生的光，另一个优点是可由低热阻材料制作固定灯的托架，这是因为该涂层也能反射热辐射的缘故。
按另一种方式，灯泡还可能具有一个不同形状的部分，例如抛物面形或者椭圆形。该灯泡可以有一个反射涂层，或者按另一种方式，例如可以有一个红外IR反射涂层，以把红外辐射反射回到白炽体。
模制板最好有一个非圆形边缘，它在灯泡外部突出出来。该边缘可以用作夹紧白炽灯的灯架，例如支撑灯的一个托架。该边缘的非圆形形状在这种情况下可以表示电流导体从板出发到达外部的位置。非圆形边缘还可以用来沿平行于板的方向并相对于所说边缘定位白炽体。当所说边缘具有相互相对的平直侧边时也是有益的。这样的平直侧边对于实现上述目的是非常有效的，并且还可以用简单的方式实现平直的侧边。平直的侧边还可用来防止例如靠着托架安装的灯相对于该托架发生转动。
灯泡的玻璃以及模制板的玻璃至少基本上没有铅是对于保护环境有益的。例如，US-A-5,470,805就公开了适合于灯的无铅玻璃，其组分大致如下(按重量计)：SiO2,60-72％；Al2O3,1-5％；Li2O,0.5-1.5％；Na2O,5-9％；K2O,3-7％；MgO,1-2％；CaO,1-3％；SrO,1-5％；BaO,7-11％；其余＜0.5％。这样一种玻璃在25℃和480℃之间的线性热膨胀系数约为11×10-6℃-1。这种玻璃非常适合于与电流导体以及例如由镍铁合金构成的金属管一起使用。另外，特别是在填充气体包括卤素或卤素化合物的条件下，这种灯泡可由硬玻璃或石英玻璃制成。
烧结板的背离灯泡的表面最好是一平面。这一表面可以紧靠一支架(例如托架)安装，因此也适于用作定位白炽体的一个基准表面。在一优选实施例中，面对白炽体的板平面在中心处有一升高部分，该升高部分在灯的制造期间用来相对于板确定灯泡的中心，而且该升高部分还用来定位预先成型的珐琅材料环。
在优选实施例中，烧结玻璃板的面对灯泡的表面比其远离灯泡的表面更宽些。于是，该玻璃板有一个锥形的侧表面。并且当把灯安放在支架中时该玻璃板可自动就位。
按本发明的白炽灯在电压为13.5伏时通常消耗的功率约为5-25瓦。该白炽灯在发光功效为18流明(Im)/瓦的有效寿命至少为2000小时。
在附图中表示出按本发明的白炽灯的一个实施例，其中：
图1表示灯的侧视图；
图2表示按比例放大的灯的侧视图，没有涂层；
图3表示从图2的线Ⅲ观察到的烧结板；以及
图4表示灯的发光强度分布。
在图1和2中，白炽灯有一个模制的玻璃板1，它按气密方式连接到穿过所说玻璃板的电流导体2和金属管3上。白炽体4连接到电流导体4并且占据着相对于模制板1的一个预先确定的位置。玻璃灯泡5安放在白炽体4的上方，并且借助于珐琅6以气密封方式连接到模制板1。在灯泡5中有压力至少为1巴的填充气体。金属管3在灯泡5外部有一个气密的密封件30。
玻璃板1是一烧结体，它的组分对应于灯泡5的玻璃的组分。附图中，玻璃的组分大致为(按重量计)：SiO2,67.59％；Al2O3,3.56％；Li2O,1.27％；Na2O,7.38％；K2O,4.88％；MgO,1.24％；CaO,1.89％；SrO,3.04％；BaO,8.81％；CeO2,0.12％；SO3,0.17％；其余0.05％。灯泡5的玻璃和模制板1的玻璃都至少基本上没有铅。
在室温下，填充气体压力为2-15巴，一般为2-8巴，特别是3-5巴的压力，填充气体包括Xe、Kr、或它们的混合物，在附图中为压力是5巴的氪。填充气体可以包括按体积计百分之几的N2，并且可以是卤素或卤素化合物。
在灯泡5中设有水蒸汽吸收剂20，在附图中它是在两个电流导体2上的涂层形成。该吸收剂由ZrAl的粉末涂层形成，但按另一种方式也可以包括例如ZrPd涂层。
金属管3的密封件30是可固化的熔融金属，在附图中是来自管3的一个端部的、借助于放电弧熔化的一个液滴。
图2中，白炽体4通过固化的熔融金属21连接到电流导电2上，其中使电流导体2的第二部分23借助于一个激光器局部熔化。
在附图中，电流导体2中的每一个都有一个靠近板1的并位于电流导体的第一部分22和电流导体第二部分23之间的焊缝；所说第一部分22由第一金属(例如镍-铁-铬合金)制成并且穿过模制板1进入灯泡5；所说第二部分由第二金属制成并且向白炽体4延伸。在图2中，所说第二部分由Mo(钼)制成，但也可以按另一种方式例如由MnNi制成。这两个部分对接焊接结合在一起。
灯泡5有一个球形的端部50，所说端部50有一个曲率中心51，并且借助于珐琅6经一柱形部分52连接到模制板1。白炽部分4包围着曲率中心51，并且垂直于板1定位，以便可与灯泡5的轴线54重合。
在图1中，柱形部分52和灯泡5的球形端部50的一个结合部分具有一个白色的涂层53。附图中的涂层是通过涂敷TiO2浆、或者按另一种方式通过涂敷ZrO2浆获得的。
还要参看图3，模制板1有一个非圆形的边缘10，边缘10突出在灯泡5的外部。边缘10具有彼此相对的平直侧边11。板1在中心并在面对灯泡5的表面13上有一个升高部分12，该升高部分12的中心和灯泡5的中心重合。板1的远离灯泡5的表面14比该表面13窄，因而板1有一个锥形的侧表面，并且当把灯放在一个支架中或靠紧一个托架时板1能自动就位。白炽体在垂直方向相对于远离灯泡5的板1的表面14对准定位，并且沿平行于板1的方向相对于平直的侧边11对准定位。
就精度、寿命、和光通量性能而论，以及就高可靠性的气密特性而论，该白炽灯是高质量的。此外，该灯是极其紧凑的，其最大直径约为16mm，从灯泡到板的外侧的距离小于20mm。
在图4中，曲线a代表一个具有清洁灯泡的15瓦的灯的光强度分布，曲线b代表相同的灯之相同的分布，只是在外部设有如图1所示的一个漫射ZrO2层。在测量期间，该灯处在图中所示的位置，而白炽体位于图的中心。
曲线a表明，具有清洁灯泡的灯向前投射的光和向后投射的光实际上一样多，而向后投射的光一般是无用的。显然还可以看出，该灯沿径直向前的方向只有一个很低的发光强度，约为4cd(新烛光)。
从曲线b显然可以看出，在涂层边界范围上，该有涂层的灯向后方基本上不再辐射任何光。实际上，所有的光都斜向前方辐射，尤其是向从涂层获益的径直向前的方向辐射。沿径直向前的方向，发光强度升高到12cd。
Claims (13)
1．一种白炽灯，包括：
一个模制的玻璃板(1)，它按气密方式连接到穿过其延伸的电流导体(2)和金属管(3)上；
一个白炽体(4)，它占据一个相对于模制板(1)为预定的位置并且连接到电流导体(2)上；
一个玻璃灯泡(5)，它包围着白炽体(4)，并按气密方式借助于珐琅(6)连接到模制板(1)上；
一种填充气体，它在灯泡(5)中的压力至少为1巴；
所说金属管(3)在灯泡(5)外部具有一个气密的密封件(30)；
其特征在于：玻璃板(1)是一烧结体，它的组分对应于灯泡(5)的玻璃组分。
2．如权利要求1的白炽灯，其特征在于：填充气体在室温下的压力为2-15巴，并且包括Xe、Kr、或它们的混合物，填充气体可以包括N2。
3．如权利要求2的白炽灯，其特征在于：在灯泡(5)中设有水蒸汽吸收剂(20)。
4．如权利要求3的白炽灯，其特征在于：水蒸汽吸收剂(20)是在至少一个电流导体(2)上的一种涂层。
5．如权利要求1、2或3的白炽灯，其特征在于：金属管(3)的密封件(30)是固化的熔融金属。
6．如权利要求1、2或3的白炽灯，其特征在于：白炽体(4)借助于固化的熔融金属(21)连接到电流导体(2)上。
7．如权利要求6的白炽灯，其特征在于：每一个电流导体(2)都有一个靠近板(1)的并位于第一导体部分(22)和第二导体部分(23)之间的焊缝，所说第一导体部分由第一金属制成并且穿过模制板(1)进入灯泡(5)中，所说第二导体部分(23)由第二金属制成并且向白炽体(4)延伸。
8．如权利要求1、2或3的白炽灯，其特征在于：灯泡有一个球形端部(50)，该端部(50)有一曲率中心(51)并且借助于珐琅(6)经一柱形部分(52)连接到模制板(1)上，白炽体(4)包围着曲率中心(51)。
9．如权利要求8的白炽灯，其特征在于：柱形部分(52)和端部(50)的一个结合部分有一个白色的涂层(53)。
10．如权利要求1、2或3的白炽灯，其特征在于：模制板(1)有一个突出在灯泡(5)外部的非圆形边缘(10)。
11．如权利要求10的白炽灯，其特征在于：边缘(10)具有彼此相对的平直侧边(11)。
12．如权利要求10或11的白炽灯，其特征在于：板(1)的面对灯泡(5)的表面(13)比板(1)的远离灯泡(5)的表面(14)要宽。
13．如权利要求1的白炽灯，其特征在于：灯泡(5)的玻璃和模制板(1)的玻璃至少基本上不含铅。
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