CN1295739C

CN1295739C - 一种具有改进的光分布特性的放电灯

Info

Publication number: CN1295739C
Application number: CNB021439559A
Authority: CN
Inventors: 饭田史朗; 内田纪幸; 中野宪次; 矢吹达浩
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: DE10245002B4; DE10245002A1; US20030067271A1; US6744205B2; CN1409362A; TW583710B

Abstract

本发明公开了一种带有增强垂直照明度因而改进了光分布特性的放电灯。这种灯容易制造并适合于大规模生产。对于设置了具有双螺旋结构的放电路径的放电灯或带有多个设置在电弧管座上形成单个曲折放电路径的U形管的放电灯，对转向部分(106)的宽度做出限定以缩小在电弧管顶部形成的空隙，或在电弧管顶部附近设置扩大部分以缩小空隙。

Description

一种具有改进的光分布特性的放电灯

本发明基于在日本提出的专利申请No.2001-293834和2001-293835，其内容本申请参考引用。

技术领域

本发明涉及一种具有改进的光分布特性的放电灯。

背景技术

多个传统放电灯的示例中包括一种使用双螺旋电弧管的灯，其中形成了双螺旋结构的放电路径，在放电路径的两端设置了电极(第一传统技术)；和一种利用由多个U形管(三个U形管)组成的电弧管的灯，其中U形管的侧边互相连接形成单个曲折的放电路径，电极设置在放电路径的两端(第二传统技术)。

图1和图2介绍了第一传统技术。图1是从电弧管顶部看去的第一传统技术的放电灯901的顶视图。图2是放电灯901的侧视图。如图1所示，放电灯901的电弧管的顶部具有下面介绍的形状。电弧管的顶部由设置在电弧管顶部中心的转向部分906和设置成将转向部分906夹在中间的螺旋部分907构成。在电弧管顶部，转向部分906和相关的螺旋部分907之间形成空隙908。

图3和图4介绍第二传统技术。图3是从电弧管的顶部看去的第二传统技术的放电灯920的顶视图。图4是放电灯920的侧视图。第二传统技术的放电灯920包括由三个U形管921、922和923组成的电弧管。U形管921和922，U形管922和923分别在侧边连接到一起，因此形成了单个曲折的放电路径。一对电极(未显示)设置在放电路径的两端。放电灯920还包括可固定电弧管底部的电弧管座924。三个U形管是直立的并沿环形设置以围绕电弧管座924的轴线。

上面介绍的放电灯可以用作白炽灯的替代光源。然而，这些光源在光分布特性上存在问题。更具体地讲，上述传统技术的放电灯显示出具有比白炽灯低的电弧管顶部方向照度(后面称作垂直照度)。

光分布特性表示光输出的分布。放电灯具有通常设置在与电弧管顶部相对的电弧管底部的基座，并以电弧管顶部朝下固定。当用作房间的屋顶区域照明时，具有高垂直照度的放电灯可以明亮地照亮整个房间，但是，由于光沿水平方向照射，具有低垂直照度的放电灯只能暗淡地照亮整个房间。总之，存在对改进放电灯垂直照度不断增加的需求。

还有，已经作了各种努力来改进第二传统技术的包括多个互相连接U形管的放电灯的光分布特性。这种努力的一个例子是一种灯，其电弧管顶部朝电弧管座的轴线弯曲，另一个例子是一种电弧管相对电弧管座倾斜的灯(见日本公开特许公报No.S58-48349和日本公开实用新型公报No.H2-97746)。

事实上，顶部弯曲的电弧灯难以制造并且不适合大规模生产，这是因为其需要形状复杂的模具，需要在制造过程中进行将软化的玻璃管插入模具的复杂加工工序。另外，电弧管倾斜设置不可避免地增加整个灯的尺寸和不够紧凑，因为倾斜角需要设置的较大，从而增加了电弧管两端之间的距离。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有改进的光分布特性的放电灯，这种灯容易制造和适合进行大规模生产。

上述目的可以通过一种放电灯来实现，这种灯包括：电弧管座；和双螺旋电弧管，其两端固定于所述电弧管座，所述双螺旋电弧管包括在顶部的转向部分和两个螺旋部分，所述转向部分连接所述两个螺旋部分。其特征在于，所述转向部分的管直径从所述转向部分的两端的每一端朝所述转向部分的中间逐渐增加，使在所述电弧管顶部的所述转向部分和相邻各螺旋部分之间形成的非发光区缩小。

根据这种放电灯结构，调节转向部分的宽度可以缩小在转向部分两侧形成的空隙，光分布特性可以提高。另外，在这种放电灯的制造过程中，例如，通过向软化状态的玻璃管吹入空气或类似气体，可以对转向部分的宽度进行调整。因此普通的金属模具可以用于灯的制造工艺。所以，这种放电灯容易制造并适合大规模生产。

上述目的还可以通过另一种放电灯来实现，这种放电灯包括：电弧管座；和双螺旋电弧管，其两端固定于所述电弧管座，所述双螺旋电弧管包括在顶部的转向部分和两个螺旋部分，所述转向部分连接所述两个螺旋部分；其特征在于，所述转向部分具有扩大部分，在所述扩大部分中，所述转向部分的管直径从所述转向部分的两端的每一端朝所述转向部分的中间逐渐增加，使在所述电弧管顶部的所述转向部分和相邻各螺旋部分之间形成的非发光区缩小。

附图说明

本发明的这些和其它的目的、优点和特征将从下面结合附图所做的介绍中得到更清楚的了解，其中附图显示了本发明特定的实施例。

其中：

图1是第一传统技术的放电灯的顶视图；

图2是第一传统技术的放电灯的侧视图；

图3是第二传统技术的放电灯的顶视图；

图4是第二传统技术的放电灯的侧视图；

图5是显示本发明第一实施例的荧光灯结构的顶视图；

图6是显示本发明第一实施例的荧光灯结构的侧视图；

图7A到图7C显示了第一实施例的电弧灯的制造方法；

图8是显示本发明第二实施例的荧光灯结构的顶视图；

图9是显示本发明第二实施例的荧光灯结构的侧视图；

图10是显示本发明第二实施例的另一荧光灯结构的顶视图；

图11是显示本发明第二实施例的另一荧光灯结构的侧视图；

图12是说明本发明第二实施例的荧光灯的光分布特性的视图；

图13是显示本发明第三实施例的荧光灯结构的顶视图；

图14是显示本发明第三实施例的荧光灯结构的侧视图；

图15是说明本发明第三实施例的荧光灯的光分布特性的视图。

具体实施方式

第一实施例

下面参考附图介绍本本发明的第一实施例。图5和6显示了荧光灯的结构，该荧光灯作为本实施例的放电灯一个示例。图5是从电弧管的顶部看去的本实施例的荧光灯的顶视图，而图6是荧光灯的侧视图。本实施例的荧光灯具有下面介绍的结构。包括发光部分和两端部分104的双螺旋电弧管101固定在带有底部103的电弧管座102。在电弧管101中，发光部分具有螺旋放电路径，在两端部104设有电极(未显示)，端部从发光部分延伸。两个端部104基本上以相同方向平行延伸。

下面介绍电弧管顶部105的形状，顶部与两个端部104相对。电弧管顶部105包括设置在电弧管顶部105中心的转向部分106，从两边夹住转向部分106的螺旋部分107。在电弧管顶部105，转向部分106和各螺旋部分107之间形成空隙108。

在本实施例中，转向部分106的形状是管径至少从转向部分106两端朝其中间附近以占领空隙108的方向逐渐增加。这样，与上述第一传统技术的情况相比，空隙108(转向部分106和邻近螺旋部分107之间形成的非发光区)缩小。

本实施例的荧光灯中，对电弧管的转向部分106的管径如上所述作出限定缩小了空隙108，其目的在于增强垂直照明和改进光分布特性。

本实施例的电弧管101是利用外管径为9毫米的玻璃管来形成带有双螺旋结构的放电通道。转向部分106的最大管外径在12到14毫米的范围内。这意味着转向部分106的最大管外径比未经处理的玻璃管的管外径大了约3到5毫米。本文中，从电弧管顶部看去双螺旋部分的直径D(见图5)是36毫米。直径D最好确定在30到40毫米的范围内，包括端点30和40毫米，虽然直径D没有必要限制在这个范围。在根据下面介绍的制造方法制造转向部分106的过程中，在转向部分106两端的管直径可以比未处理的玻璃管小。转向部分106的管径在其两端没有特别地限定，从而玻璃管内侧(在各空隙108侧)的曲率半径R(图中用r表示)规定处于约1.8到2.0毫米的范围内。

下面介绍本实施例的荧光灯的制造方法，特别地集中在电弧管101的制造方法上。图7A到7C显示了电弧管101的制造方法。对于制造电弧管101，首先制备如图7A所示的直玻璃管111。玻璃管111具有圆形截面，管外径为9.0毫米及内径为7.4毫米，如上所述。将这种直管111的中间部分(包括至少弯曲到双螺旋部分中的部分)放置在加热炉120中，加热炉可以是电炉、燃气炉、或类似的炉子，如图7A所示。玻璃管111然后加热到温度等于或高于玻璃管111的软化点(在本实施例中是675℃)，使玻璃管111软化。

将软化的玻璃管111从加热炉120中取出。如图7B所示，使玻璃管111的大致中心114与模具130(材料为不锈钢)的顶部对准。模具130然后通过未在图中示出的驱动装置进行转动，使软化的玻璃管111围绕皱形模130缠绕。玻璃管111的大致中心114成为转向部分106。

绕轴线(枢轴)盘旋的两道螺旋槽131设置在模具130的外表面。应当注意，在围绕模具130缠绕玻璃管111的过程中，压力可控的气体如氮气以10到50kPa的压力吹入玻璃管111，要防止玻璃管111压扁，即，使玻璃管111的截面保持基本是圆的。

然后，当玻璃管111的温度下降，原来处于软化状态的玻璃管111回复到硬化状态。模具130沿与缠绕玻璃管111方向相反的方向转动，使已经成形为双螺旋状的玻璃管111从模具130上脱离(见图7C)。

接下来，将电极连接到玻璃管111的两端，将玻璃管111固定在电弧管座102上，将底部103连接到电弧管座102，完成了荧光灯的制造。

如上所述，本实施例的荧光灯的特征在于转向部分106的形状是其宽度至少从转向部分106两端朝中间附近沿占据空隙108的方向逐渐增加，因此可以缩小转向部分106和各螺旋部分107之间形成的空隙108。由于空隙缩小，可以增加垂直照度以及光分布特性得到提高。

第二实施例

下面介绍本发明的第二实施例的荧光灯。为改进灯的光分布特性，在转向部分106两侧设置了扩大部分，以缩小本实施例的空隙108。

如图8和9所示，本实施例的荧光灯基本上具有与第一实施例的灯相同的结构，其差别在于下面各点。在本实施例中，朝空隙108扩展的扩大部分109设置在转向部分106的两侧，而在第一实施例中转向部分106以宽度106逐渐增加的方式形成。

通过这种方式设置扩大部分109，也可以缩小转向部分106和各个螺旋部分107之间形成的空隙108，因此扩大了电弧管顶部的发光区域。因此，当点亮电弧管顶部朝下进行固定的放电灯时，灯显示出具有改进的垂直照度。

下面介绍用于形成本发明的扩大部分109的方法的示例。在如第一实施例所介绍的成型管的金属模具上设置了对应于扩大部分109的凹进部分。当处于软化状态的玻璃管使用此金属模具成型时，将空气注入玻璃管中。通过这种方式，玻璃管的一些部分将贴合到金属模具凹进部分，形成扩大部分109。这里，最好对已经在双螺旋上完全缠绕后的玻璃管进行充气。

应当注意到，本实施例中，虽然是通过在转向部分106两侧设置扩大部分109来缩小空隙108，扩大部分110也可以分别设置在电弧管顶部附近将转向部分106夹在其间的螺旋部分107上来缩小空隙108，如图10和11所示。这种结构似乎没有优点，因为加工管的金属模具当扩大部分成型后不能分开。但是这种结构可以使用不同的加工方法。例如，可以使用能分成多个部分的金属模。在本实施例的荧光灯的情况下，采用这种方法也可以得到改进光分布特性的效果。

对本实施例的荧光灯(下面称作本发明的灯)、第一传统技术的荧光灯和白炽灯的垂直照度进行了测量，测量结果在图12中显示。

应当注意到带有100V电源电压和12W灯功率的电子发光电路用于本发明的灯，在图12中显示出本发明灯的测量结果。使用了外管径为10毫米的电弧管101。对于设置了扩大部分110的电弧管顶部，玻璃管的管外径最大值是10毫米。对应于扩大部分110再增加3到5毫米。

应当注意到，对在电弧管顶部没有扩大部分110的荧光灯(后面称作传统灯，参考上述第一技术)进行了测量，其采用与本发明的灯相同的技术规格。另外，作为比较示例的白炽灯，则采用了功率为60瓦的灯。假定此白炽灯的光分布特征是100％，对各个灯的垂直面的光分布特征进行了测量。光分布特征通过下面方式进行测量。各个灯以电弧管顶部朝下的方式固定，在环境温度为25℃和稳定状态下点亮。各个灯的照度使用照度计进行测量。在图中，在电弧管顶部一侧的照度向下。

在图12中，本发明的灯(用字母A表示)的光分布特性与白炽灯(用字母C表示)和传统灯(用字母B表示)的光分布特性一起显示。

从图12中可清楚地看到，与传统的灯比较本发明的灯的垂直照度得到改进，接近于白炽灯的垂直照度。因此，可以认为本发明的灯是适合代替白炽灯的放电灯。

应当注意到，尽管图12显示的光分布特性是图10和图11中所显示灯的光分布特性，对于图8和9中显示的灯和第一实施例的灯，类似的结果也可以得到，这是因为光分布特性主要取决于空隙108缩小的程度。

第三实施例

下面介绍本发明的第三实施例。本实施例介绍了对上述第二传统技术的放电灯的光分布特性进行改进的方法。图13和14显示了作为本实施例的放电灯示例的荧光灯的结构。图13是从电弧管的顶部看去的荧光灯的顶视图。图14是荧光灯的侧视图。

本实施例的荧光灯包括电弧管201和电弧管座207。电弧管201包括三个通过玻璃管成型而形成的U形管202、203和204。U形管202、203和204通过桥接部分205和206在侧面互相连接，形成单个曲折的放电路径，在两端部设置一对电极(未显示)。电弧管座207将电弧管201的两端部固定。

电弧管201具有下面的结构。电弧管201直立并成环状设置，围绕电弧管座207的轴线207a。另外，位于固定电弧管201的电弧管座207相对位置的电弧管顶部208包括朝轴线207a扩展的扩大部分209。具有扩大部分209的电弧管顶部208的最大管外径大于电弧管的任何其他部分的最大管外径(即，U形管的直线部分设置成互相平行)。

根据这种结构，例如，当以电弧管座207朝上方式固定的灯点亮时，电弧管201朝下，由于已成为电弧管201一部分的扩大部分的存在，使三个U形管围绕的电弧管座207的部分(非发光区)缩小。由于扩大部分209的光输出，垂直照度可以得到增强，因此，荧光灯的垂直照度得到增强。

还有，作为一个示例，扩大部分209可通过下列方式形成。使用设置了对应于电弧管顶部208扩大部分209的凹进部分的管成型金属模具(未显示)，软化的玻璃管放置在金属模具中，将空气注入玻璃管中。通过这种方式，电弧管顶部的一些部分贴合到凹进部分，在电弧管顶部208形成扩大部分209。通过这种方法，可防止加工性和生产能力的下降，因此改进了生产率和适合大规模生产。

如上所述，本实施例的荧光灯也显示出可提高生产率和适合大规模生产。还可以得到带有增强垂直照度和改进的光分布特性的荧光灯。

对本实施例的荧光灯(下面称作本发明的灯)、第二传统技术的荧光灯(后面称作比较的灯)和白炽灯的垂直照度进行了测量，测量结果在图15中显示。

应当注意到带有100V电源电压和12W灯功率的电子发光电路用于本发明的灯，在图15中显示本发明的灯的测量结果。使用了外管径为10毫米的电弧管201。对于设置了扩大部分209的电弧管顶部，玻璃管的管外径最大值是10毫米，对应于扩大部分110再增加3到5毫米。应当注意到对电弧管顶部208没有扩大部分209的荧光灯进行了测量，其采用了与本发明的灯相同的技术规格。另外，白炽灯则采用了功率为60瓦的灯。假定此白炽灯的光分布特征是100％，对各个灯的垂直面的光分布特征进行了测量。通过与第二实施例相同的方式对光分布特征进行了测量。各个灯以电弧管顶部朝上的方式固定，在环境温度为25℃和稳定状态下点亮。各个灯的照度使用照度计进行测量。

在图15中，本发明的灯(用字母A表示)的光分布特性与白炽灯(用字母C表示)和传统灯(用字母B表示)的光分布特性一起显示。

从图15中可清楚地看到，与比较的灯相比较，本发明的灯的垂直照度得到改进，接近于白炽灯的垂直照度。因此，可以认为本发明的灯是适合代替白炽灯的放电灯。

在本实施例中，当与构成电弧管201的未处理的玻璃管相比扩大部分209更加增大时，灯的垂直照度得到进一步提高。然而，如果扩大部分209大到互相接触的程度，扩大部分209可能在运输或类似行为过程中由于振动而互相碰撞。另外，如果扩大部分太接近其他部分，管子围绕的间隙的温度增加过高，会出现电弧管座207热变色的问题。因此，扩大部分209与其他部分的间隙最好至少0.5到0.3毫米。

改进

尽管通过上述实施例对本发明进行了介绍，应当清楚本发明的内容并不限于在上述实施例中详细介绍的特定示例。例如还可以进行下面的改进。

(1)虽然没有在上述实施例中特别加以介绍，通过使电弧管固定在电弧管座，各个实施例中的电弧管可以应用于自身镇流的小型荧光灯，其中电弧管结合到含有使电弧管点亮的照明电路和在端部设有基底的壳体。

(2)还有，在上面各实施例中介绍的电弧管可以用透明球体覆盖。使用这种覆盖了透明球体的电弧管的灯可以防止水滴进入，因此可以用于室外。另外，通过与电弧管直接接触将灯连接到装置上或脱离连接不会造成灯损坏。

虽然，已经通过参考附图对实施例加以介绍的方式对本发明进行了全面的介绍，应当注意到，对于所属领域的技术人员来说，很清楚可以进行各种的变化和改进。因此，除非这些变化和改进不属于本发明的范围，否则这些变化和改进都应包括在本发明的范围内。

Claims

1.一种放电灯，包括：

电弧管座；和

双螺旋电弧管，其两端固定于所述电弧管座，所述双螺旋电弧管包括在顶部的转向部分和两个螺旋部分，所述转向部分连接所述两个螺旋部分；

其特征在于，所述转向部分的管直径从所述转向部分的两端的每一端朝所述转向部分的中间逐渐增加，使在所述电弧管顶部的所述转向部分和相邻各螺旋部分之间形成的非发光区缩小。

2.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，在所述双螺旋电弧管通过加热玻璃管和绕管成型金属模具缠绕使所述玻璃管成形时，将气体吹入所述玻璃管形成所述转向部分。

3.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，用于形成双螺旋电弧管的玻璃管的外径处于9到10毫米范围内，双螺旋部分的外径当从电弧管顶部的方向看时，处于30到40毫米的范围。

4.根据权利要求1所述的放电灯，其特征在于，所述转向部分和各螺旋部分连接处非发光区一侧的曲率半径R在1.8到2毫米的范围内。

5.一种放电灯，包括：

电弧管座；和

其特征在于，所述转向部分具有扩大部分，在所述扩大部分中，所述转向部分的管直径从所述转向部分的两端的每一端朝所述转向部分的中间逐渐增加，使在所述电弧管顶部的所述转向部分和相邻各螺旋部分之间形成的非发光区缩小。

6.一种放电灯，包括：

电弧管座；和

其特征在于，在所述电弧管顶部的各螺旋部分设置了扩大部分，使在所述电弧管顶部的所述转向部分和相邻各螺旋部分之间形成的非发光区缩小。

7.一种放电灯，包括：

电弧管座；和

电弧管，其包括设置在所述电弧管座上的多个U形管，预定数量的所述U形管互相连接，形成单个放电路径；

其特征在于，各个U形管在与所述电弧管座相对的顶部设有扩大部分，使多个U形管顶部围绕的非放电区缩小。