CN1933094B - 小型荧光灯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

这种小型荧光灯包括具有至少一个放电管的放电管结构(5)。该管由玻璃制成，其封闭填充放电气体的放电空间，并且具有位于管的内表面上的荧光体涂层。该管形成连续的电弧路径并具有位于电弧路径的每一端的电极。该灯还包括连接到电极的镇流器电路(7)，用于控制管中的电流；灯基座(6)，用于通过插座将所述灯连接到电源。该灯封闭在外封壳(2)中，该外封壳(2)包括封闭管结构(5)的大致球形部分以及封闭镇流器电路(7)的拉长端部。外封壳(2)的端部被封闭并且由密封装置(41)密封，该密封装置(41)的材料与外封壳(2)的材料相同。密封装置通过气密密封方式连接到封壳。此外，还公开了一种用于制造上述的小型荧光灯的方法。

Description

小型荧光灯及其制造方法

技术领域

本发明涉及小型荧光灯，更具体而言，涉及主要用于户外的小型荧光灯。进一步具体来说，本发明涉及低压小型荧光灯，其能够在极端环境下使用。

背景技术

大多数公知并且市售的低压放电灯是所谓的小型荧光灯。这种灯注定会替代在广泛工业领域以及家用领域中使用的白炽灯。这种灯的主要优点是能耗较低并且寿命长。然而缺点是价格较高并且长度尺寸大。目前已经提出了许多种结构来解决长度尺寸的问题。这些解决方案包括复式管结构以及绕线管结构。然而大多数这些结构都缺乏用于保护灯具免受不利环境因素影响的措施。

美国专利No.4,527,089公开了一种小型荧光灯，包括多个单独管，该多个单独管机械地形成为组件并且插入到外封壳中。单独的开口管通过电弧引导装置而相互连接，从而形成连续电弧路径。该外封壳为圆柱形，被气密密封以及包括电弧发生和维持介质，例如水银和氩气氛围。该气密密封主要是用于为电弧发生和维持介质提供可靠封闭的容器。在外封壳有任何损坏的情况下，包含水银的电弧发生和维持介质会释放，这对环境是有害的。

美国专利No.6,064,155公开了一种设置于标准爱迪生型基座上的荧光灯，其具有具有白炽灯外部形状的外封壳。放电管绕封壳的轴卷绕在线圈中，并且设置在外封壳内。在外封壳内还设置镇流器。在灯和镇流器之间设置热屏蔽，以将灯热隔离于镇流器，从而来自灯的热量不会对镇流器造成不利的影响。虽然该灯在外封壳损坏的情况下对环境的有害性降低了，但是在制造过程中出现了困难，因为使用了在灯和镇流器之间设置的热屏蔽。将镇流器电路板安装到放电管上以及将放电管的电极连接到镇流器电路的制造步骤看上去是彼此冲突的。一方面，如果镇流器电路板已经安装在放电管上，那么将电极连接到镇流器会受到阻碍。另一方面，如果放电管的电极已经连接到镇流器电路，则就不可能再插入镇流器电路板了。为了克服这些困难，必须使用长且因此绝缘的连接导线。该灯的另一个缺点是外封壳没有气密密封，因此不能保护放电管结构免受环境的不利影响。放电管不固定在外封壳内部，它们仅仅由电极来保持固定。

因此，需要提供一种这样的小型荧光灯结构，其保护免受灰尘和湿气影响的性能得以改进，从而使得该灯还可以适于在极端环境下使用。还需要提供一种改进的热保护，该热保护易于与传统制造步骤结合，因此可以兼容批量生产。还在探索提供一种小型荧光灯结构，其易于支持不同类型的放电管结构。

发明内容

在本发明的示例性实施例中，提供一种小型荧光灯，包括具有至少一个放电管的放电管结构。该管由玻璃形成，封闭由放电气体填充的放电空间并且具有设置在管的内表面上的荧光体涂层。该管形成连续电弧路径，并且具有设置在电弧路径每端的电极。该灯还包括镇流器电路，该镇流器电路连接到电极，用于控制管内电流，还包括灯基座，用于通过插座将所述灯连接到电源。该灯具有外封壳，该外封壳包括封闭管结构的大致球形部分以及封闭镇流器电路的拉长端部。该外封壳的端部封闭，并且由密封装置进行密封，该密封装置的材料和外封壳的材料相同。该密封装置以气密密封方式连接到封壳。

在本发明的另一个方面的示例性实施例中，还提出一种用于制造小型荧光灯的方法。该方法包括以下步骤。提供外封壳，该外封壳包括大致球形部分以及拉长端部，该拉长端部终止于基座侧上的开口端。封壳的拉长部分的开口端封闭，并且由密封装置进行密封，从而提供气密密封，其中该密封装置的材料和外封壳的材料相同。该密封装置还包括电源引出线和排气管。通过沿大致垂直于封壳主轴的平面中的周向线(circumferential line)进行切割，从而将封壳分成两个部分。上部容纳具有引入线的放电管结构，而下部由密封装置进行封闭，而基座侧容纳镇流器电路，其中该镇流器电路具有用于放电管结构的电源引出线和引入线的连接点。该镇流器电路被引入下部，而镇流器电路的各个连接点连接到引出线。放电管结构的引入线连接到镇流器电路的各个连接点。封壳的两个分离部分沿分离线彼此接触。沿分离线连接和密封封壳的上部和下部。该封壳具有基座，而引出线连接到基座的接触端子。

所公开的小型荧光灯确保了制成的灯能够良好的防止灰尘和湿气从外部环境侵入外封壳内部空间。将承载镇流器电路的印刷电路板的位置选择为靠近密封装置的尽可能低的位置上，并且分离线距离印刷电路板的平面上方的距离足以在通过焊接重新连接和密封这两个部分的过程中提供合适的热保护。外封壳的几何形状和外封壳的上部和下部之间的周向分离线的位置选择使得能够在镇流器电路和基座接触端子之间使用短而刚性的电源引出线，这就不必进行任何绝缘。利用上述印刷电路板，可以简化连续制造步骤，从而为批量生产提供更好条件。通过在外封壳内部提供用于固定放电管的位置的固定装置，从而制成的小型荧光灯更加能够承受机械振动和冲击。

附图说明

下面将参照公开的附图来详细描述本发明，其中：

图1是示出本发明的实施例的部分截面侧视图，

图2是示出本发明的另一个实施例的部分截面侧视图，

图3是用在图1所示的荧光放电灯中的放电管结构的平面展开图，

图4是用在图1所示的荧光放电灯中的另一种放电管结构的平面展开图，

图5是在灯的制造当中提供外封壳的示意图，

图6是在灯的制造当中密封外封壳的示意图，

图7是在灯的制造当中将外封壳分成两个部分的示意图，

图8是在灯的制造当中插入和连接镇流器电路的示意图，

图9是在灯的制造当中插入和连接放电管结构的示意图，

图10是在灯的制造当中连接和密封外封壳的两个部分以及填充/抽空封壳的示意图，

图11是在灯的制造当中利用基座和连接端子提供封壳的密封端的示意图。

具体实施方式

现在参考图1，示出低压放电灯1。该灯是荧光放电灯，具有封闭放电管结构5和镇流器电路7的外封壳2。外封壳2可以是透明或半透明的，并且可以由玻璃制成。外封壳2具有大致球形部分和拉长端部。外封壳2在它的拉长端部气密密封并且连接到基座6。外封壳被切割成两部分并且沿切割线12分离，以使得镇流器电路7和放电管结构5可以被插入并且连接到外封壳2内，如下所述。放电管结构5包括多个拉长的放电管。该放电管由玻璃制成，并且封闭填充有放电气体的放电空间，并且具有设置在管的内表面上的荧光体涂层。管的末端以气密的方式密封。管由桥互连并且形成连续电弧路径，在电弧路径的端部，管具有电极以及连接到电极的引入线17。放电管结构的引入线17连接到镇流器电路7，用于控制放电管中的电流。镇流器电路7还通过引出线18连接到电源，其中引出线18连接到灯基座6的触点端子8。灯基座的构造适合于插座，该插座可以是通常用于白炽灯的任意的传统或者标准类型的插座。该灯基座可以装配到螺旋式插座或者卡口式插座中。

镇流器电路7安装在印刷电路板9上，该印刷电路板9具有安装侧11或者面朝所述基座6的表面、上侧10或者面朝所述放电管结构5的表面，以及沿着外封壳2的外形的边缘部分，从而形成热绝缘装置。根据沿灯1的主轴方向截面的外封壳2的壁的截面结构，承载镇流器电路7的印刷电路板9的边缘部分有利的具有圆形边界形式。印刷电路板的边缘部分可以具有槽。

承载镇流器电路7的印刷电路板9包括用于连接电源引出线18和放电管的电极的引入线17的连接点。用于连接电源引出线18和用于连接放电管的电极的引入线17的连接点可由面对放电管结构5的印刷电路板的上侧10和面向基座6的安装侧11得到。

镇流器电路7的印刷电路板9的上侧10表面可以覆盖有或者具有反射层(未示出)，其适于反射热或光或反射二者。这种反射层必须由至少在面对印刷电路板9的一侧上的非导电材料制成。它可以是单层片、多层片或者是至少一层涂料。

为了更好的支撑镇流器电路7的印刷电路板9，外封壳2可以具有周向凹槽15，其中凹槽的内表面直接或间接的与印刷电路板9接触，如图1和2所示。为了避免由于印刷电路板9的热膨胀引起的封壳壁的拉伸，可以在外封壳2和印刷电路板9的边缘部分之间施加柔性密封材料。

如图1和2所示，放电管结构5连接到固定装置13，该固定装置13用于固定放电管结构5在外封壳2内部的位置。固定装置13可以由金属、塑料或者十分牢固和有柔性的类似的材料制成，从而将放电管结构5保持在外封壳2内的固定位置中，并且能够充分保护它使其免受机械振动和冲击。固定装置13可以通过永久或可释放的方式连接到放电管结构5和外封壳2。可以通过胶粘焊接、焊接等等方式来实现永久连接。可以通过夹片、咬合夹具、弹簧等来实现可释放的连接。

从图1和2中可以看出，外封壳在中间顶部区域具有弓形凹槽14，其中主轴横切于(intersect)外封壳。固定装置13由外封壳2的凹槽区域的内表面支撑，该外封壳2在凹槽区域中被加固和稳定。

图1和2所示的实施例之间的差异在于放电管结构的不同。在图1所示的实施例中，放电管结构5包括具有基本上与荧光灯的主轴平行的纵轴的直的部分。相邻的放电管与荧光灯的主轴的距离基本相等，并且彼此之间的距离也基本相等，从而大致均匀进行照明。外封壳2沿基本上垂直于封壳的主轴的平面内的周向线被切割成两个部分，从而形成用于容纳具有引入线的放电管结构5的上部3，以及用于容纳具有用于电源引出线和放电管结构5的引入线的连接点的镇流器电路7的下部4。切割线12位于外封壳中这样一个位置，在该位置封壳的壁是大致圆柱形的。此外，切割线12位于承载镇流器电路的印刷电路板的平面上方的一个足以对镇流器电路进行热保护的距离。如果切割线12被设置的较低，那么在通过焊接连接这两个部分时会损坏镇流器电路。另一方面，如果切割线12被设置在它的横截面直径随着主轴变化而大幅度改变的外封壳的那部分上时，就很难连接两个具有不同周向直径的部分，这是因为在切割期间材料的损耗以及在焊接期间玻璃材料的收缩。

在图2所示的实施例中，放电管机构5’包括单管，该单管具有基本直的端部以及在端部之间的中间部。端部位于管结构5’的一端并且彼此接近，中间部具有围绕灯1的主轴缠绕的盘绕结构，从而进行大致均匀的照明。外封壳2沿着基本垂直于封壳的主轴的平面内的周向线切割成两个部分，从而形成用于容纳具有引入线的放电管结构5的上部3，以及用于容纳具有用于电源引出线和放电管结构5的引入线的连接点的镇流器电路7的下部4。

图3和4示出了图1中所示的放电管结构的两个特定的结构，其包括基本直的管部件21至24。在图3所示的第一实施例中，放电管结构包括四个长度基本相等的单独的、拉长的、基本平行的直的放电管部件21至24，它们由桥25互连从而形成连续的电弧路径。放电管结构具有电极以及连接到电弧路径的两端的电极的引入线27。根据所需的输出光强度，可能的结构还包括具有两个或六个单独的放电管部件的结构。在图4所示的第二实施例中，放电管结构包括被弯曲成长度基本相等的U形的两个单独的、拉长的放电管部件31和32，它们由桥35互连从而形成连续电弧路径。放电管结构具有电极以及连接到在电弧路径两端的电极的引入线37。根据所需的输出光强度，可能的结构还包括具有弯曲成U形的一个或三个单独的放电管的结构。U形放电管部件包括大致平行的直的部分，该部分限定放电管结构的长度以及弯曲的中间部分。

每个放电管都封闭一个放电空间，该放电空间填充有放电气体。放电管大致为管状。在所示出的实施例中，它们是圆柱形的，但是也可以选择其它合适的截面。该放电管在所示的实施例中由玻璃制成。主要从制造的角度来看优选的是，放电管的壁厚应当基本上为常数，并且还要确保在沿它们的整个长度的放电管内平均放电。

为了提供可见光，放电管的内表面覆盖有荧光体层(未示出)。这个荧光体层位于密封的放电空间内。这种荧光体层的成分本身已知。这种荧光体层将UV射线转换成可见光。荧光体层在被密封之前被施加到放电管的内表面。

现在参考图5至图11，将详细描述制造小型荧光灯的步骤，其中该小型荧光灯具有外封壳，外封壳具有由与外封壳的相同的材料制成的密封装置，该材料优选玻璃。在步骤一中，如图5所描绘的那样，提供具有大致球形部分和拉长端部的外封壳。拉长端部具有开口端。为了更好的支撑承载镇流器电路的印刷电路板，周向凹槽可以形成在它的宽圆柱形区域的下部中的拉长端部中。在步骤二中，如图6所示，拉长端部的开口端被封闭并且由密封装置密封，最好是一芯柱(stem)。密封装置还包括电源引出线和排气管。如图6所示，芯柱40被引入到基座侧的外封壳2的拉长端部的开口端中，并且被喇叭管(flare)气密密封，该喇叭管可以通过气密的方式连接到外封壳2的开口端。排气管19延伸通过喇叭管，以在外封壳2的内部空间和外部空气之间进行气体交换。

如图7所示，在第三个步骤中，外封壳2利用切割染料50被切割成两个部分。这最好通过绕它的主轴旋转并同时将它引入自身也旋转的切割染料的切割位置中来完成。通过这种方式产生的分离线在基本垂直于封壳的主轴的平面中为圆周的或者优选为圆形。从下部4移去上部3，其中下部4容纳封闭电源引出线18的芯柱40并且还包括排气管19。将分离线的位置选择在这样一个区域中，在这个区域中，外封壳的壁在承载镇流器电路的印刷电路板的平面上方大致为圆柱形，其相距印刷电路板的平面上方的距离足以对镇流器电路提供热保护。在提供封壳之后或者最迟在分离封壳的两部分之后，封壳的内表面可以覆盖有荧光体层。

如图8所示，在第四个步骤中，镇流器电路7插入到外封壳2的下部4中，并且电连接到电源引出线18。承载镇流器电路的印刷电路板可以预先在边缘部分设置有弹性密封材料，以避免由于热膨胀所引起的机械应力。承载镇流器电路的印刷电路板的平面的位置选择为在靠近芯柱40的尽可能低的位置，从而保持芯柱和镇流器电路之间的引出线18尽可能的短。使用短的引出线可以防止这些导线短路，并且不必进行任何绝缘。

如图9所示，在第五个步骤中，放电管结构5电连接到镇流器电路7。在印刷电路板的上侧覆盖有或者具有热或光反射层的情况下，在安装放电管结构5的第五个步骤之前，该层被施加到印刷电路板的上侧。不管反射层的类型如何，重要的是用于连接电极的引入线的装置保持不被覆盖并且在反射层的上方伸出。在一个实施例中，用于将放电管结构5电连接到镇流器电路7的连接点具有端子导线。端子导线连接到连接点并且延伸到朝向基座的镇流器电路的印刷电路板的安装侧。端子导线的自由端然后向上弯曲并且被引导通过镇流器电路的印刷电路板的周向部分的槽。通过相互缠绕引入线和端子导线实现引入线和端子导线的自由端之间的电连接。

如果图1和2所示的固定装置用于将放电管结构固定在封壳内并且用于吸收封壳的冲击和振动，则固定装置必须在这个步骤之前或期间被提供给放电管结构。固定装置必须牢固并且具有柔性，从而对封壳内的放电管结构进行有效的保护。固定装置的材料和形状被选择以不减少放电管结构的发光输出。因此，优选的材料是柔性塑料，其是透明或至少半透明的。可以通过永久连接或可释放连接将固定元件固定到放电管并且如果需要则固定到封壳。优选通过胶粘固定元件的至少一端来建立永久连接，而另一端可以也通过焊接或熔接预先选择。可以通过利用夹片、咬合夹具、弹簧等来完成可释放连接。

在第六个步骤(图10)中，外封壳的上部3被再次结合并且通过气密方式与下部密封。为了完成气密连接或者外封壳的上部3和下部4之间的密封，可以利用加热器55来将两个部分焊接在一起，该加热器可以是气体加热器。外封壳的周向分离线的位置被选择位于拉长部分的区域中，在该区域封壳的壁在承载镇流器电路的印刷电路板的平面上方大致为圆柱形，其相距印刷电路板的平面上方的距离足以对镇流器电路提供热保护。周向分离线的平面以及承载镇流器电路的印刷电路板彼此分隔一定距离，该距离至少为10毫米或者优选为至少20毫米。在两个部分被再次连接或者密封之后，外封壳的内部空间可以在正常或降低的大气压下通过排气管19填充空气或者惰性气体，在现有技术中该排气管19之后也被密封。

在最后的第七个步骤中，如图11所示，利用基座6来实现荧光放电灯，从而将灯连接到任意的拧入或卡口型的传统或标准插座。在所示出的示例中，可以从图11中看出，小型荧光灯具有爱迪生型基座。灯基座可以通过传统的方式固定到外封壳的拉长部分的基座侧端。为了增加机械强度，外封壳的拉长部分的基座侧端可以通过与爱迪生型基座类似的方式螺纹拧入，这比在上面攻丝要好。电源引出线的电触点和基座的触点端子8也在这个步骤中产生。

本发明并不限制于所示出和所公开的实施例，其它的元件、改进以及变化也落在本发明的范围内。例如，本领域技术人员清楚，可以采用若干其它形式的封壳2，例如，封壳可以为三角形、正方形、五边形或者六角形截面。管状放电容器的一般横截面不需要精确为圆形(与圆柱形放电容器一样)，例如它们可以为三角形或矩形、或者通常为简单四边形。也可以根据灯1的尺寸和所希望的功率输出来改变灯1中的放电管部件的数量。

Claims (8)

1.一种小型荧光灯，其包括

-放电管结构(5)，所述放电管结构由至少一个由玻璃制成的放电管形成，所述放电管结构封闭填充有放电气体的放电空间，并且具有位于管的内表面上的荧光体涂层，该管形成连续的电弧路径并进一步具有位于电弧路径的每一端的电极；

-镇流器电路(7)，用于控制管中的电流并且被连接到电极和电源；

-灯基座(6)，用于通过插座将所述灯连接到所述电源；

-外封壳(2)，其包括大致球形部分和具有开口端的拉长端部，该大致球形部分封闭放电管结构(5)，其中外封壳(2)包括沿着垂直于外封壳(2)的主轴的平面内的周向分离线分隔的两个部分，这两个部分包括用于容纳放电管结构(5)的上部(3)和用于容纳密封装置和镇流器电路(7)的下部(4)，外封壳(2)的两个部分是能够连接的并且能够密封的，以便形成气密密封的封壳；

-外封壳(2)的端部被封闭并且由密封装置(41)密封，该密封装置(41)的材料与外封壳(2)的材料相同，并且密封装置通过气密密封方式连接到外封壳，

其中外封壳(2)的周向分离线(12)位于拉长端部的区域中，在该区域中，外封壳(2)的壁具有大致圆柱形的形状，并且镇流器电路(7)安装在印刷电路板(9)上，该印刷电路板(9)容纳在外封壳的下部(4)中并且位于基本上平行于分离平面的平面中，该平面位于分离平面下方的距离足以在对两个部分进行连接和密封期间进行热保护。

2.如权利要求1所述的小型荧光灯，其中密封装置(41)是芯柱组件，其包括

-喇叭管，其通过气密方式连接到外封壳(2)的开口端；

-排气管(19)，其通过喇叭管延伸以在外封壳(2)的内部空间和外部大气之间提供气体交换；以及

-电源引出线(18)，其具有提供电连接到镇流器电路(7)的内端，以及提供电连接到灯基座(6)的触点端子(8)的外端。

3.如权利要求1至2中任一个所述的小型荧光灯，其中放电管结构(5)连接到固定装置(13)，以将放电管结构(5)的位置固定到外封壳(2)的内部。

4.如权利要求3所述的小型荧光灯，其中外封壳(2)在其顶部中间区域具有弓形凹槽(14)，凹槽(14)连接到固定装置(13)。

5.如权利要求1至2中任一个所述的小型荧光灯，其中外封壳(2)在正常大气压或者降低的大气压下填充惰性气体或空气。

6.一种用于制造小型荧光灯的方法，其包括以下步骤：

a)提供外封壳(2)，该外封壳(2)包括大致球形部分和终止于基座侧上的开口端的拉长端部；

b)利用密封装置(41)封闭和密封外封壳(2)的拉长端部的开口端，该密封装置(41)的材料与外封壳(2)的材料相同，从而提供气密密封，该密封装置还包括电源引出线(18)以及排气管(19)；

c)通过沿基本上垂直于外封壳的主轴的平面内的周向分离线切割而将外封壳(2)分成用于容纳具有引入线的放电管结构(5)的上部以及由基座侧的密封装置(41)封闭的用于容纳具有连接点的镇流器电路(7)的下部，该连接点用于连接电源引出线(18)和放电管结构(5)的引入线；

d)将镇流器电路(7)引入下部并且将镇流器电路的各个连接点连接到电源引出线(18)；

e)将放电管结构(5)的引入线连接到镇流器电路(7)的各个连接点；

f)沿着分离线使外封壳(2)的两个分离部分彼此接触；

g)沿分离线(12)连接并密封外封壳(2)的上部和下部(3，4)；

h)给外封壳(2)提供基座(6)；以及

i)将电源引出线(18)连接到基座的接触端子(8)。

7.如权利要求6所述的方法，其中将放电管结构(5)的引入线连接到镇流器电路(7)的各个连接点的步骤还包括以下步骤：

j)给镇流器电路(7)提供连接到连接点并延伸到基座侧的端子导线；

k)向上弯曲端子导线的自由端，并且引导弯曲的端子导线通过镇流器电路(7)的印刷电路板的周向部分的槽；以及

l)通过相互缠绕引入线和端子导线而在引入线(17，27)和端子导线的自由端之间提供电连接。

8.如权利要求6所述的方法还包括以下步骤：

m)在外封壳(2)的大致球形部分的顶部中间区域中形成弓形凹槽(14)；以及

n)给放电管结构(5)提供固定装置(13)，用于将放电管的位置固定到外封壳(2)的内部，并且用于在沿着分离线(12)使外封壳的两个分离部分彼此接触之前吸收外封壳(2)的冲击和振动。

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