CN1585993A - 制造有充气外壳的电灯的方法 - Google Patents

Abstract

一种制造有受控气体的电灯(14)的方法，包括步骤：插入探针(20)通过芯柱(16)，经探针(20)引入充填气体到电灯并经芯柱(16)冲洗空气，取出探针(20)并密封芯柱(16)以制成充气电灯。

Description

制造有充气外壳的电灯的方法

技术领域

本发明一般涉及电灯和制造方法。本发明具体涉及有充气外壳的电灯。

背景技术

在电灯制造时，往往需要给灯中许多部件提供受控的气体以防止部件的过早失效，从而延长灯的工作寿命。例如，在电灯工作期间，白炽灯的灯丝或HID灯的电弧管暴露在即使非常少量的氧气中会严重地使部件退化而导致灯失效，从而缩短灯的工作寿命。为了防止这些部件暴露在破坏性气体中，熟知的方法是给部件提供受控的气体，把部件包围在外壳内所含理想的气体中。

许多灯的结构是这样的，它有固定在外壳开口端的灯芯柱。典型的灯芯柱是由玻璃管和排气管构成，玻璃管有一个或多个密封在该管挤压端的电引线，而排气管形成通过芯柱的气体通道。当芯柱固定到外壳的底部时，排气管在外壳的内部与外部之间提供唯一的气体连通。一旦外壳被抽空以及随后填充理想的充填气体，芯柱排气管就被密封，从而使外壳密封。

在具有芯柱结构的电灯中，控制外壳内气体的熟知方法包括以下步骤：通过芯柱排气管抽空外壳内的环境气体，以及随后保持真空或利用受控气体回填充外壳，例如，惰性气体。通过芯柱排气管抽空外壳的熟知方法包括这样的系统，它有一个或多个排气泵和油润滑回转阀，按照机械方式泵浦外壳内部的环境气体。这种方法有几个缺点。排气泵和回转阀是昂贵的，并要求化费大量时间和高成本的维护来运行。此外，回转阀中的油可以雾化，然后在冲洗或填充过程中进入到外壳中。我们知道，油的存在对于各种类型电灯的运行是有害的。例如，油的存在可以造成金属卤化物灯中钠的损耗并可以导致灯失效。

我们往往需要提供这样的灯，其中外壳内充填气体的压力在室温下不同于大气压。例如，许多HID灯在外壳内包含低于大气压的充填气体，用于改进固定在灯壳内电弧管失效时的碎片抑制。在制造有芯柱的电灯时，用于冲洗和填充外壳的真空泵系统还用于控制充填气体的最终压力。因此，控制充填气体压力的已知方法也具有利用真空泵系统排出外壳内气体的相同缺点。

发明内容

所以，本发明的一个目的是避免现有技术中的许多缺陷并提供一种制造有充气外壳的电灯的新颖方法。

本发明的另一个目的是提供一种制造电灯的新颖方法，该方法不需要利用真空泵系统。

本发明的另一个目的是提供一种冲洗和填充有芯柱灯的外壳的新颖方法，把充填气体释放到外壳的内部。

本发明的另一个目的是提供一种制造电灯的新颖方法，其中在密封芯柱排气管的步骤中，外壳内部对于不受控气体仍然保持开放。

本发明的另一个目的是提供一种制造电灯的新颖方法，其中在密封外壳之前，保持惰性外壳充填气体与不受控气体，例如，空气之间的连通。

本发明的另一个目的是提供一种制造电灯的新颖方法，该方法不需要利用真空泵系统以控制外壳内所含充填气体的最终压力。

本发明的另一个目的是提供一种制造电灯的新颖方法，其中在密封外壳之前，控制外壳内所含充填气体的温度。

本发明的另一个目的是提供一种制造电灯的新颖方法，该灯在外壳内有低于大气压的充填气体压力，其中在密封外壳时没有压力差。

在仔细研究本发明的权利要求书，附图和以下优选实施例的详细描述之后，本领域专业人员容易理解本发明的这些和许多其他的目的和优点。

附图说明

图1表示按照本发明一方面制造单端HID灯的某些步骤。

具体实施方式

本发明可用于制造有充气外壳的各种类型和尺寸的电灯。仅仅作为举例，结合制造有灯芯柱的HID灯描述本发明的某些方面，灯芯柱固定在外壳的单个开口端。

图1表示按照本发明一方面制造单端HID灯的某些步骤。为了更清楚地描述外壳的冲洗和充气过程，图1中省略了芯柱引线，电弧管，和电弧管固定框架。参照图1，把灯芯柱12密封到灯开口端处的外壳14上，因此，芯柱排气管16在外壳14的内部与外部之间提供唯一的气体连通。

在芯柱12密封到外壳14上时，外壳14的内部通常包含环境气体。为了在外壳14内提供受控的气体，需要去除外壳中的环境气体并给外壳填充理想的气体。按照本发明的一方面，配气探针20的配气端18通过芯柱排气管16插入到外壳14的内部。然后，把理想的冲洗气体分配到外壳14内部以替换外壳14所包围的环境气体，从而冲洗外壳中的环境气体。配气探针20和芯柱排气管16有合适的尺寸，因此，在探针20插入到外壳14内部时，环境气体可以通过排气管16从外壳14的内部排出。

可以控制冲洗气体的流速和冲洗持续时间以确定从外壳14内部替换的环境气体量。冲洗气体的流速可以设定为任何的实际速率，通常是在1/10与100标准立方英尺/小时(SCFH)之间。一旦流速调整到理想的流速，冲洗外壳14内部的时间是由被替换的环境气体量所确定。冲洗的持续时间与流速有关，它可以是短至5秒钟或长至15分钟。对于标准的金属卤化物ED37灯，流速通常调整到约10 SCFH和冲洗持续时间约为5分钟。

在完成外壳冲洗之后，冲洗气体的流动停止，而从配气探针20释放充填气体到外壳14。无须从排气管16中去掉配气探针20，可以完成从冲洗气体流动到充填气体流动的转变。充填气体释放到外壳14的速率和持续时间足以替换外壳内部的冲洗气体。

根据具体电灯类型的特定要求，选择冲洗气体和充填气体的成分。通常，冲洗气体是非活性气体，例如，氮。充填气体通常是选自氖，氩，氙，氪，或氮的一种或多种气体。冲洗气体和充填气体也可以有相同的成分，从而避免在冲洗外壳中环境气体之后替换冲洗气体的步骤。

在某些情况下，可能要求在冲洗气体和/或充填气体中包含诸如氧气的一定量活性气体。例如，冲洗气体可以包含一定量氧气，并在冲洗过程中可以升高灯的温度，以便去除灯中易挥发的碳氢化合物杂质。

在外壳被充填气体填充之后，从芯柱排气管16中去掉配气探针20并密封排气管16，从而使外壳14密封。可以利用常规的方法密封排气管16，例如，挤压密封。

从以上的描述中可以看出，本发明提供一种冲洗和填充任何类型装有芯柱的灯外壳的方法，该方法经济实用且容易实现自动化。本发明不需要利用成本高和需要精心维护的真空泵和回转阀系统，用于冲洗和填充灯壳以得到外壳内包含的受控气体。

如以上所解释的，往往需要在室温下得到压力不同于大气压的充填气体。在本发明的另一方面，可以控制外壳14密封时的充填气体温度以得到理想的充填气体压力。在冲洗和填充过程中，保持充填气体与外壳周围的环境气体之间的气体连通，直至外壳被密封。因此，充填气体在整个过程中保持与环境气体相同的压力。

为了得到低于大气压的充填气体压力，可以在密封时升高充填气体的温度，因此，外壳所包围的充填气体密度低于标准大气压和温度下的充填气体密度。一旦外壳被密封和充填气体的温度不再升高，充填气体的压力就低于大气压。根据外壳密封时的充填气体温度，可以确定最终的充填气体压力。相反地，降低外壳密封时的充填气体温度，可以得到高于大气压的充填气体压力。

不管灯的结构中是否有芯柱，本发明的一些方面可用于制造有充气外壳的任何类型电灯。虽然通过插入配气探针到PAR灯中相邻反射器和透镜形成的空间，可以冲洗和填充该空间，但是我们发现，这种冲洗和填充过程可用于制造任何无芯柱的灯。我们还发现，在灯密封时控制充填气体的温度，保持充填气体与环境气体之间的气体连通，可以控制任何类型电灯中充填气体的最终压力。

虽然我们已描述本发明的优选实施例，但是应当明白，以上描述的实施例仅仅是说明性的，本发明的范围是仅由所附的权利要求书限定，在详细阅读这些内容之后，本领域专业人员可以对此作出许多变化和改动。

Claims (28)

1.一种制造有充气外壳的电灯的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供有在单个开口端处与灯芯柱连接的外壳的灯；

(b)通过灯芯柱中管形通道，在外壳所包围的空间与外壳的外部之间提供气体连通；

(c)通过灯芯柱中管形通道，插入配气探针到外壳所包围的空间；

(d)在从外壳所包围的空间通过管形通道到外壳外部提供气体通道的同时，从配气探针分配冲洗气体进入到该空间，从而利用冲洗气体替换该空间内的预定量气体；

(e)在从外壳所包围的空间通过管形通道到外壳外部提供气体通道的同时，从配气探针分配充填气体进入到该空间，从而利用充填气体替换该空间内的预定量气体；

(f)从管形通道中至少去掉部分的配气探针；和

(g)密封管形通道，从而密封外壳所包围的空间。

2.按照权利要求1的方法，其中配气探针基本上与灯的纵轴同轴。

3.按照权利要求1的方法，包括步骤：在密封外壳所包围的空间时改变充填气体相对于室温的温度，保持充填气体的压力基本上是大气压，因此，当充填气体回到室温时，该空间内密封的充填气体压力不同于大气压。

4.按照权利要求3的方法，其中在密封外壳所包围的空间时升高充填气体相对于室温的温度，因此，该空间内密封的充填气体压力在室温下低于大气压。

5.按照权利要求4的方法，其中外壳所包围的空间内密封的充填气体压力约小于150托。

6.按照权利要求4的方法，还包括步骤：在密封管形通道的步骤之前，在炉子中给灯加热，从而升高惰性充填气体相对于室温的温度。

7.按照权利要求4的方法，还包括步骤：在密封管形通道的步骤中，至少加热部分的外壳，从而升高惰性充填气体相对于室温的温度。

8.按照权利要求3的方法，其中在密封外壳所包围的空间时，降低充填气体相对于室温的温度，因此，充填气体的压力在室温下高于大气压。

9.按照权利要求8的方法，还包括步骤：在密封管形通道的步骤中，至少冷却部分的外壳，从而降低惰性充填气体相对于室温的温度。

10.按照权利要求1的方法，其中冲洗气体和充填气体的成分基本上是相同的。

11.按照权利要求1的方法，其中冲洗气体和充填气体是惰性气体。

12.按照权利要求1的方法，其中充填气体包括：选自氖，氩，氪，氙，和氮中的一种或多种气体。

13.按照权利要求1的方法，包括步骤：引入预定量的活性冲洗气体到外壳所包围的空间，并升高冲洗气体的温度到预定温度之上一段预定量的时间。

14.按照权利要求1的方法，其中充填气体包含活性气体。

15.按照权利要求1的方法，至少以约1/10标准立方英尺/小时的速率但不大于约100标准立方英尺/小时的速率分配冲洗气体到该空间中。

16.按照权利要求15的方法，其中分配冲洗气体到该空间中的时间不大于约15分钟但不小于约5秒钟。

17.一种制造有充气外壳的电灯的方法，在该方法中，单个开口端处的外壳与灯芯柱密封，该方法包括以下步骤：去除外壳所包围空间中的环境气体，利用惰性充填气体填充该空间，然后密封该空间，其改进是，通过灯芯柱中管形开口引入冲洗气体到该空间以去除该空间中的环境气体，从而替换该空间中的环境气体。

18.按照权利要求17的方法，其中通过灯芯柱中的管形通道，插入配气探针的配气端到该空间和分配其中的冲洗气体，从而引入冲洗气体到该空间。

19.按照权利要求18的方法，其中配气探针大致沿灯的纵轴插入到该空间。

20.一种制造有充气外壳的电灯的方法，在该方法中，单个开口端处的外壳与灯芯柱密封，该方法包括以下步骤：去除外壳所包围空间中的环境气体，利用惰性充填气体填充该空间，然后密封该空间，其改进是，在没有机械泵的情况下，可以去除该空间中的环境气体。

21.一种制造电灯的方法，包括以下步骤：利用充填气体通过灯芯柱中的管形通道冲洗和填充外壳所包围的空间，其改进是，利用延伸通过管形通道的配气探针使充填气体引入到该空间，因此，使充填气体从配气探针进入到该空间。

22.一种制造有充气外壳的电灯的方法，其中气体的压力在室温下不同于大气压，该方法包括以下步骤：利用充填气体冲洗和填充外壳所包围的空间，然后密封该空间，其改进包括步骤：在密封该空间时，保持充填气体的温度是高于或低于室温的预定温度，因此，当充填气体的温度在室温时，充填气体的压力不同于大气压。

23.一种制造电灯的方法，其中外壳在室温下包围低于大气压的充填气体，所述方法包括以下步骤：

在保持充填气体与周围气体之间连通的同时，在近似大气压下升高外壳所包围的空间中充填气体相对于灯周围不受控气体温度的温度；

控制升高的充填气体温度在预定的温度范围内；和

在充填气体温度是在预定温度范围内密封外壳，因此，当充填气体的温度不再升高时，密封在外壳所包围的空间内的充填气体压力低于大气压。

24.一种制造电灯的方法，包括以下步骤：通过灯芯柱中的开口管形通道，引入灯的充填气体到外壳的内部，然后密封管形通道，使外壳的内部与周围气体隔绝，其中密封在外壳内部的充填气体压力在室温下不同于大气压，其中在密封外壳的内部时，充填气体的压力与灯周围饿大气压之间没有压力差。

25.按照权利要求24的方法，其中在室温下灯中的充填气体压力低于大气压。

26.按照权利要求24的方法，其中在室温下灯中的充填气体压力高于大气压。

27.按照权利要求24的方法，其中通过灯芯柱中的开口管形通道基本上与灯的纵轴同轴。

28.按照权利要求27的方法，其中引入气体到外壳内部的步骤包括以下步骤：通过管形通道插入配气探针的配气端到外壳的内部，和分配其中的气体。