專利名稱：具有縮短總體長度的電弧管和制造電弧管的方法以及低壓汞燈的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種通過將玻璃管卷繞成雙螺旋而形成的雙螺旋電弧管，以及制造電弧管的方法和包括該電弧管的低壓汞燈。
背景技術(shù)：
在當今節(jié)省能源的時代，已經(jīng)作出許多努力開發(fā)低壓汞燈。特別是，顯示出高發(fā)光效率和長壽命的特別緊湊的自鎮(zhèn)流熒光燈的熒光燈作為白熾燈的替代光源正在引起人們的注意。緊湊的自鎮(zhèn)流熒光燈包括通過彎曲玻璃管并在該玻璃管中密封電極形成電弧管。
這種電弧管具有雙螺旋結(jié)構(gòu)。作為實例，帶有雙螺旋結(jié)構(gòu)的電弧管可以如下形成(a)將玻璃管在其大致中間位置彎曲以便形成其彎曲部分以及兩個從彎曲部分延伸到玻璃管兩端的螺旋部分。(b)圍繞相同軸線螺旋卷繞該螺旋部分，以及(c)使得玻璃管的端部大致與該軸線平行。在這種電弧管中，電極插入并密封在玻璃管的端部，該端部制成大致平行于螺旋部分圍繞的軸線(此后稱為“螺旋軸線”)。
這種雙螺旋電弧管具有優(yōu)于通過連接多個U形玻璃管形成的電弧管。假設該電弧管兩者占據(jù)相同的預定空間，該優(yōu)點在于雙螺旋電弧管內(nèi)的電極之間的距離可大于通過連接多個U形玻璃管形成的電弧管。另外，可以采用薄的玻璃管(管外直徑大約為9mm)形成這種雙螺旋電弧管，并且在螺旋軸線的方向上玻璃管的相鄰螺旋之間的間隙設置在1mm。為此，圍繞該螺旋軸線形成的螺旋數(shù)量可以增加而不增加電弧管的總體長度。以此方式，可以獲得其電極之間的距離長的電弧管，因此使得緊湊自鎮(zhèn)流的熒光燈產(chǎn)生與白熾燈所產(chǎn)生亮度等同的亮度。
盡管近年來已經(jīng)降低尺寸，包括雙螺旋電弧管的傳統(tǒng)緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈始終比白熾燈大。此事實已經(jīng)成為廣泛推廣這種緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈的障礙。作為這些問題的具體實例，當其總體長度長于白熾燈長度的傳統(tǒng)緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈設置在為白熾燈設計的現(xiàn)有照明裝置中時，該燈的頂部從照明裝置中伸出。
因此，第一現(xiàn)有技術(shù)提出總體長度縮短的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈，即包括總體長度縮短的電弧管的燈。該電弧管通過以相同節(jié)距從其彎曲部分到其端部螺旋卷繞玻璃管形成，而不使該端部平行于該螺旋軸線，并將電極密封該端部內(nèi)。第二現(xiàn)有技術(shù)提出一種緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈，其中玻璃管的平行部分(端部)不在螺旋軸線的方向上彎曲，而是在向內(nèi)方向上彎曲，如日本特開平專利申請?zhí)朒9-17378所述。
但是按照第一現(xiàn)有技術(shù)，玻璃管從彎曲部分延伸到玻璃管兩端的部分圍繞螺旋軸線螺旋卷繞并因此(a)玻璃管端部和(b)在螺旋軸線的方向上靠近該端部的玻璃管部分之間的間隙有大約1mm窄。這種狹窄的間隙不能為在端部內(nèi)密封電極提供足夠的空間，使得在端部內(nèi)密封電極的操作困難。另外，加熱端部以便在其中密封電極造成玻璃管相鄰部分加熱并因此造成這些相鄰部分變形或熔化并粘接到該玻璃管的端部上。這種變形的電弧管作為廢品處理。
按照第二現(xiàn)有技術(shù)，該玻璃管的端部在向內(nèi)方向上彎曲。在這種燈中，因此不同于第一現(xiàn)有技術(shù)，(a)玻璃管端部和(b)靠近該端部的玻璃管部分之間的間隙不變窄。但是，這些向內(nèi)彎曲的端部相互靠近，不能為在其中密封電極提供足夠的操作空間。采用這種小操作空間，在端部內(nèi)密封電極的操作困難。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上問題，本發(fā)明旨在提供一種電弧管，該管具有比傳統(tǒng)電弧管更短的總體長度并可提供用于在玻璃管端部密封電極的足夠操作空間，其中傳統(tǒng)電弧管具有平行于該螺旋軸線延伸的玻璃管的端部。本發(fā)明同樣旨在提供一種制造該電弧管的方法以及提供一種包括該電弧管的低壓汞燈。
本發(fā)明的目的可通過一種電弧管實現(xiàn)，其包括在其大致中間位置彎曲并從該中間位置到其兩端圍繞軸線卷繞以便具有螺旋結(jié)構(gòu)的玻璃管；以及一對密封在玻璃管兩端的電極，其中(a)端部之一附近的螺旋部分和(b)該軸線方向上的相鄰螺旋部分的節(jié)距設置成大于其他相鄰螺旋部分的節(jié)距以便使得該一端和該相鄰螺旋部分之間的間隙變寬。
應該注意到這里“軸線方向”指的是平行于玻璃管圍繞其卷繞的軸線的方向(此后稱為“螺旋軸線”)。按照此結(jié)構(gòu)，(a)玻璃管端部和(b)靠近該端部的玻璃管部分之間的間隙變寬，因此例如增加在玻璃管端部內(nèi)密封電極的操作空間，并同樣在該玻璃管的端部加熱以便在其中密封該電極時防止靠近玻璃管端部的玻璃管部分加熱到高溫。
這便于電極密封在玻璃管端部內(nèi)。另外，與其中玻璃管的端部平行于其螺旋軸線的傳統(tǒng)電弧管相比，該電弧管可在螺旋軸線的方向上減小尺寸，盡管(a)玻璃管的端部和(b)靠近該端部的玻璃管部分之間的間隙大于玻璃管其他相鄰部分之間的間隙。
同樣，該電弧管的玻璃管可以具有設置在(a)與密封在該一端內(nèi)的電極的頂部相對應的位置和(b)離開該一端的端面1/2圈的圍繞該軸線形成的螺旋的位置之間的彎曲區(qū)域，該玻璃管在該軸線的方向上在該彎曲區(qū)域處彎曲，使得在該一端附近的螺旋部分和相鄰螺旋部分之間的間隙逐漸從該彎曲區(qū)域向該一端變寬。
因此，在該玻璃管的端部內(nèi)的螺旋節(jié)距可容易增加。
另外，在電弧管中，在該軸線方向上(a)在該玻璃管彎曲的位置和(b)該彎曲區(qū)域的位置之間的該玻璃管相鄰螺旋部分之間的間隙可以在0.5mm或更多并小于3mm的范圍內(nèi)，該一端和該相鄰螺旋部分之間的間隙可以在3mm～12mm之間。同樣，在電弧管中，玻璃管的管內(nèi)直徑可以在5mm～9mm之間。
因此，如果此電弧管用于例如緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈，緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈可具有與白熾燈的尺寸大致相同的尺寸。
在另一方面，用于本發(fā)明電弧管的制造方法是如下形成電弧管的方法，即通過在大致其中間位置彎曲玻璃管并圍繞一軸線從該中間位置到其兩端卷繞玻璃管以便形成雙螺旋，并且在該玻璃管的兩端密封一對電極，該制造方法包括以下步驟沿形成在心軸外周上的雙螺旋形凹槽卷繞通過加熱變軟的玻璃管；從該心軸上取下卷繞成雙螺旋的玻璃管；使得(a)該玻璃管每端的密封部分附近的螺旋部分和(b)該軸線方向上的相鄰螺旋部分的節(jié)距大于其他相鄰螺旋部分的節(jié)距以便使得該密封部分和相鄰螺旋部分之間的間隙變寬；并且將電極在該玻璃管的兩端處密封在密封部分內(nèi)。
按照此結(jié)構(gòu)，(a)該玻璃管的密封部分和(b)靠近該密封部分的玻璃管部分之間的間隙增加，因此例如增加用于在該密封部分內(nèi)密封電極的操作空間，并同時防止當該玻璃管的密封部分加熱以便將電極密封其中時靠近該玻璃管密封部分的玻璃管部分加熱到高溫。這使得容易將電極密封在該玻璃管的密封部分內(nèi)。
另外，與其中玻璃管的端部平行于其螺旋軸線制成的傳統(tǒng)電弧管相比，該電弧管可在螺旋軸線的方向上減小尺寸，盡管(a)該玻璃管的密封部分和(b)靠近該密封部分的玻璃管部分之間的距離大于該玻璃管的其他相鄰部分之間的間隙。
另外，在使得該密封部分附近的螺旋部分的節(jié)距大于其他相鄰螺旋部分的節(jié)距的步驟中，在卷繞方向上離開該密封部分的端面預定圈數(shù)螺旋的玻璃管部分可加熱到高于該玻璃管軟化點并低于該玻璃管的操作溫度的溫度，并且該玻璃管的加熱部分可以在該軸線的方向上彎曲使得該密封部分附近的螺旋部分和相鄰螺旋部分之間的間隙從該加熱部分向該密封部分逐漸變寬。
因此，在該玻璃管的密封部分內(nèi)的螺旋節(jié)距可便于增加。
另外，在密封該電極的步驟中，該玻璃管的密封部分可以加熱到等于或小于比玻璃管操作溫度高120℃的溫度，使得電極密封在該密封部分內(nèi)。
因此，該電極可容易密封在該玻璃管的密封部分內(nèi)。
同樣，本發(fā)明的低壓汞燈包括所述本發(fā)明的電弧管。
因此，該電弧管的總體尺寸可變短，因此使得汞燈的總體尺寸變短。
另外，在低壓汞燈中，該電弧管的總體尺寸可以使得外直徑在34～40mm之間的范圍內(nèi)并且長度在50～90mm的范圍內(nèi)。
因此，通過將本發(fā)明應用到例如緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈中，緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈可具有與白熾燈的尺寸大致相同的尺寸。這種緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈因此可用于為白熾燈設計的照明裝置中。
另一方面，低壓汞燈可包括覆蓋該電弧管的泡體，該電弧管可通過導熱構(gòu)件熱連接到泡體上。
因此，在穩(wěn)定照明狀態(tài)下可以降低電弧管的溫度增加。
同樣，在低壓汞燈中，泡體的最大外直徑可以是60mm或更小。
因此，通過將本發(fā)明應用到例如緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈中，該緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈可具有與白熾燈的尺寸相同的尺寸。這種緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈因此可用于為白熾燈設計的照明裝置中。


本發(fā)明的這些和其他目的、優(yōu)點和特征將從以下結(jié)合

本發(fā)明特定實施例的說明書中得以明白。
在附圖中圖1是表示與本發(fā)明實施例相關的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈的總體結(jié)構(gòu)的前視圖，其中局部切去；圖2是表示與該實施例相關的電弧管結(jié)構(gòu)的前視圖，其中局部切去；圖3A～3C表示與該實施例相關的電弧管的制造過程；圖4A～4C表示與該實施例相關的電弧管的制造過程；圖5表示在螺旋軸線的方向上從該玻璃管的端部觀看的圖4A所示狀態(tài)下的玻璃管；以及圖6表示應用本發(fā)明的熒光燈。
具體實施例方式
參考

與低壓汞燈相關的本發(fā)明優(yōu)選實施例，本發(fā)明應用于緊湊自鎮(zhèn)流的熒光燈中。
1.緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈的結(jié)構(gòu)圖1是表示與本發(fā)明相關的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈的總體結(jié)構(gòu)，其中局部切去。緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈1是作為100W白熾燈替代的21W燈。這里應該明白100W白熾燈具有60mm的最大外直徑以及110mm的總長度。
如圖所示，緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈1包括卷繞成雙螺旋的電弧管2，用于啟動電弧管2的電子鎮(zhèn)流器3，包括電子鎮(zhèn)流器3并具有底座5的殼體4以及覆蓋電弧管2的泡體6。
電弧管2從殼體4的開口在向下方向上(在與底座5相對的方向上)延伸。形成電弧管2的玻璃管9在其大致中間位置彎曲以便形成彎曲部分92，使得玻璃管9的端部91a和91b定位在殼體4內(nèi)。電極連接在玻璃管9的端部91a和91上(見圖2)。在玻璃管9中例如單獨地封裝汞。
電弧管2通過例如硅膠(未示出)的粘合劑由保持件41保持，其中端部91a和91b放置在保持件41內(nèi)。基體31連接在保持件41的后側(cè)(在設置底座5的一側(cè))。用于啟動電弧管2的電子部件連接到基體31上。這里應該明白這些電子部件形成電子鎮(zhèn)流器3。此電子鎮(zhèn)流器3采用串聯(lián)轉(zhuǎn)換器方法，其電路效率是91％。
殼體4由合成樹脂制成并具有管形，其直徑越靠近其底端越大。保持件41放置在殼體4的開口內(nèi)，使得設置電子鎮(zhèn)流器3的保持件41一側(cè)在殼體4內(nèi)定位在后部。保持件41的周邊部分通過粘合劑(未示出)固定在殼體4的內(nèi)壁上。E26型底座5連接在與殼體4的開口相對一側(cè)的殼體4的頂端上。這里應該注意底座5和電子鎮(zhèn)流器3之間的電連接在圖1中未示出。
泡體6設置成覆蓋電弧管2。泡體6的開口設置在殼體4的開口內(nèi)，并且位于開口側(cè)的泡體6的端部通過粘合劑固定在殼體4的內(nèi)壁上。泡體6和殼體4構(gòu)成封殼。緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈1的總體長度“L0”是115mm。
由于是用于白熾燈的燈泡的情況，泡體6由具有其結(jié)構(gòu)高度柔性的玻璃材料制成，并呈“A”形狀。泡體6的最大外直徑“D0”是60mm。
泡體6在其內(nèi)壁處的底端62和電弧管2的底端通過由透明硅膠制成的導熱構(gòu)件15相互熱連接。采用此結(jié)構(gòu)，即使當緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈1照明時電弧管的溫度增加，電弧管2內(nèi)的熱量通過導熱構(gòu)件15傳遞到泡體6。因此，可降低電弧管2的溫度增加，特別是降低電弧管2底端的溫度增加。
以下是為何可以降低電弧管2底端的溫度增加的原因。電弧管2內(nèi)的汞蒸氣壓力可有效地通過降低電弧管2的最涼的部分94的溫度來降低。在與本實施例相關的雙螺旋電弧管2的情況下，最遠離電極的電弧管2部分(即電弧管2的底端)是電弧管2的最涼的部分94。
這里應該注意此最涼的部分94與玻璃管9的彎曲部分92的中央部分相對應。彎曲部分92的中央部分形成為向?qū)針?gòu)件15膨脹，以便增加與導熱構(gòu)件15的接觸區(qū)域。
圖2是表示電弧管2的結(jié)構(gòu)的前視圖，其中局部切去。
玻璃管9具有由彎曲部分92、第一螺旋部分93a和第二螺旋部分93b制成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。第一螺旋部分93a從玻璃管9的一端(例如端部91a)開始并圍繞軸線“A”(螺旋軸線)向設置在圖中電弧管2的底端處的彎曲部分92螺旋卷繞。第二螺旋部分93b從彎曲部分92開始并圍繞軸線“A”向玻璃管9的另一端(例如端部91b)螺旋卷繞。第一和第二螺旋部分93a和93b一起形成6.5圈的圍繞螺旋軸線“A”的螺旋。電弧管2的外直徑“φt”是38mm。
玻璃管9的每個第一和第二螺旋部分93a和93b圍繞螺旋軸線“A”以預定角度“α0”(在本實施例中大約78°)相對于螺旋軸線“A”螺旋卷繞。第一和第二螺旋部分93a和93b保持與螺旋軸線“A”的固定距離。在垂直于螺旋軸線“A”的方向的平面中，觀察到玻璃管9是同心圓的形狀，其中螺旋軸線“A”是其中心。這里應該注意到玻璃管9的管軸線和螺旋軸線“A”之間的固定距離可以在此后稱為“螺旋半徑”。
同樣，第一螺旋部分93a和第二螺旋部分93b在螺旋軸線“A”方向上的相鄰螺旋的節(jié)距“Pt”(此后稱為“螺旋節(jié)距”)是10mm。特別是螺旋節(jié)距是第一螺旋部分93a截面中心(玻璃管的管軸線)和第二螺旋部分93b截面中心(玻璃管的管軸線)之間的距離。第一螺旋部分93a和第二螺旋部分93b的相鄰螺旋之間的間隙是大約1mm。
另一方面，玻璃管9的端部91a和91b同樣以如下方式圍繞螺旋軸線“A”螺旋卷繞，使得端部91a和91b內(nèi)的螺旋節(jié)距逐漸增加。玻璃管9的每個端面99(圖中只表示端部91a的端面)和在螺旋軸線“A”的方向上靠近端面99的螺旋之間的距離“Sg”是大約5mm。
為了更加明確，玻璃管9的每個端部91a和91b在與彎曲部分92相對的螺旋軸線方向上并在該卷繞方向(卷繞螺旋延伸的方向)上離開端面99與大約1/4圈螺旋相對應的距離的位置處彎曲。包括每個端部91a和91b彎曲位置的區(qū)域此后稱為“彎曲區(qū)域”。由于這種彎曲區(qū)域設置在每個玻璃管9的端部91a和91b內(nèi)，螺旋節(jié)距從彎曲區(qū)域向端面99逐漸增加。
玻璃管9的端部91a和91b相對于螺旋軸線“A”處于預定角度“α”(本實施例大約70°)。這里應該注意電弧管2的總體長度“Lt”是大約80mm。
例如鍶-鋇硅化物玻璃的軟質(zhì)玻璃(其軟化點是682℃并且操作溫度是1020℃)用來作為玻璃管9的材料。玻璃管9具有7.4mm的管內(nèi)直徑和9.0mm的管外直徑。
在玻璃管9的端部91a和91b中密封電極7和8。使用由鎢制成的燈絲線圈作為電極7和8。這些電極7和8以如下狀態(tài)放置在玻璃管9中，使得它們通過球玻璃72(通過“球玻璃安裝方法”)臨時固定。用于電極7和8的導線7a、7b、8a和8b密封在玻璃管9的端部91a和91b中。此結(jié)構(gòu)使得玻璃管9氣密密封。
這里應該注意到用于將玻璃管9內(nèi)部排氣的排氣管85連接到玻璃管9的一端上(這里是端部91b)，并與電極8一起密封其中。玻璃管9內(nèi)的電極7和8之間的距離(電極間距)是670mm。
在玻璃管9內(nèi)，大約5mg的汞進行單獨封裝并且例如氬和氖混合物(氖在混合氣體內(nèi)容積比是大約25％)的稀有氣體通過排氣管85在400Pa下封裝。
這里，將要封裝在玻璃管9的汞應該采用如下形式，即在照明操作期間通過單獨封裝在玻璃管9內(nèi)的汞表示汞蒸氣壓力值。作為實例，汞鋅合金可封裝在玻璃管9中。
這里稀土磷95施加在玻璃管9的內(nèi)表面上。這里使用的磷95是三種類型的磷的混合物，其分別釋放紅、綠和蘭光，例如Y2O3:Eu，LaPO4:Ce，Tb和BaMg2Al16O27:Eu，Mn。
以下描述緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈1的照明性能。首先，當緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈1在穩(wěn)定照明狀態(tài)下照明時，其底座5向上定向，光通量是15201m并且光效率是701m/W或更高。
這種701m/W或更高的光效率的原因可如下考慮。電弧管2的最涼部分94和泡體6在其內(nèi)壁的底端62通過導熱構(gòu)件15相互熱連接。因此，在穩(wěn)定照明狀態(tài)下的電弧管2的最涼部分94的溫度大致相同于與玻璃管9內(nèi)的汞實現(xiàn)最大光通量的汞蒸氣壓力相對應的溫度。同樣，與以汞齊形式使用汞的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈相比，由于單獨封裝汞，改善了緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈1的光通量增加特性。
2.電弧管的制造方法1)將玻璃管形成雙螺旋以下描述將玻璃管110卷繞成雙螺旋的方法。圖3A～3C和4A～4C是描述雙螺旋電弧管制造過程的附圖。圖5表示在螺旋軸線“A”的方向上從玻璃管的端部觀看的圖4A狀態(tài)下的玻璃管。
(i)軟化玻璃管的方法首先，直的玻璃管110如圖3A所示設置。玻璃管110具有圓形截面、7.4mm的管內(nèi)直徑以及9.0mm的管外直徑。玻璃管110的中間部分(至少包括玻璃管110將卷繞成雙螺旋的部分)在電或氣爐120中加熱，如圖3A所示。玻璃管110加熱到等于或高于玻璃管110軟化點溫度(675℃)，使得玻璃管110軟化。
(ii)卷繞和取下玻璃管的方法軟化的玻璃管110從爐120中取出，并以如下方式放置在心軸130上，即其大致中間部分114與心軸130的頂部對齊，如圖3B所示。接著，心軸130使用驅(qū)動裝置(未示出)(在圖中方向“B”上)轉(zhuǎn)動。這導致軟化玻璃管110圍繞心軸130卷繞。玻璃管110的大致中間部分114形成彎曲部分，該部分為說明起見給出參考標號114。
在心軸130的外周上形成凹槽131以便圍繞心軸軸線(等于螺旋軸線)卷繞形成雙螺旋，在心軸軸線的方向上螺旋節(jié)距是10mm。通過轉(zhuǎn)動心軸130，軟化玻璃管110沿凹槽131螺旋卷繞。在玻璃管110圍繞心軸130卷繞期間，例如氮的氣體在控制的壓力下輸入玻璃管110使得玻璃管110的截面保持在大致圓形下。
玻璃管110在卷繞心軸130上的狀態(tài)下保持一段時間以便冷卻。隨著冷卻，玻璃管110從其軟化狀態(tài)返回硬化狀態(tài)。接著，心軸130在與卷繞轉(zhuǎn)動方向(方向“B”)相反的方向上轉(zhuǎn)動，使得玻璃管110可從心軸130上取下。從心軸130取下的玻璃管110具有如圖3C所示的雙螺旋結(jié)構(gòu)。
(iii)切割玻璃管的方法從心軸130取下的玻璃管110的不需要的部分以玻璃管110的螺旋圈數(shù)是6.5的方式進行切割。在此階段，玻璃管110具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，其中螺旋節(jié)距從彎曲部分114到端部113是均勻的10mm(見圖4A)。
(iv)進一步間置端部的方法切割玻璃管110的端部113將被彎曲的區(qū)域例如使用氣體燃燒器加熱。端部133將被彎曲的區(qū)域位于在卷繞方向(卷繞螺旋延伸的方向)上離開端部113的端面115與大約1/4圈螺旋相對應的距離的位置處。該區(qū)域此后稱為“彎曲形成區(qū)域”。如圖4A所示，在彎曲形成區(qū)域加熱之后，玻璃管110的端部113在方向“C”上牽拉，該方向是螺旋軸線“A”的方向。因此，端部113進一步與靠近端部113的螺旋(此后簡單稱為“相鄰螺旋”112)間隔開，使得端面15和相鄰螺旋112之間的距離(特別是端面115和相鄰螺旋112外周之間在螺旋軸線“A”方向上的距離)變成5mm，如圖4B所示。
由于圖5表示在螺旋軸線“A”的方向上從玻璃管110的端部113觀看的圖4A狀態(tài)下的玻璃管110，彎曲形成區(qū)域111a設置在設置彎曲部分的方向上離開端部113的端面115(同樣適于其他端部)與大約1/4圈螺旋相對應的距離的位置處。換言之，彎曲形成區(qū)域111a設置在如下位置，即線“L1”和線“L2”形成大約90°角度。線“L1”是連接端部115的管軸線“D”和螺旋軸線“A”的線。線“L2”是連接螺旋軸線“A”和彎曲形成區(qū)域111a的線。
如上所述，彎曲形成區(qū)域111a形成“彎曲區(qū)域111b”。
在間置期間，從其端面115延伸到彎曲形成區(qū)域111a的玻璃管110的整個端部113不加熱，但只有彎曲形成區(qū)域111a局部加熱到比玻璃管110的軟化點高大約100℃的溫度(即大約775℃)。
靠近彎曲形成區(qū)域111a的螺旋112靠近彎曲形成區(qū)域111a，其中的間隙是1mm。但是，對于彎曲形成區(qū)域111a加熱到775℃，相鄰螺旋112的溫度即使增加也不達到高于玻璃管110的軟化點的溫度。因此，不出現(xiàn)相鄰螺旋112的熱變形。
此外，玻璃管110的端面115進一步在螺旋軸線“A”的方向上從相鄰螺旋112間隔開大約5mm。彎曲區(qū)域111b位于如下位置，即在卷繞方向上離開端面115與1/4圈螺旋相對應的距離。因此，彎曲形成區(qū)域111a在螺旋軸線“A”的方向上只涉及小的彎曲，其中殘留應力在彎曲區(qū)域111b很小。由此，在已經(jīng)卷繞成雙螺旋的玻璃管110上實施退火可以不僅消除其中的殘留應力而且消除彎曲區(qū)域111b的殘留應力。
2)在玻璃管中密封電極的方法磷施加在已經(jīng)如所述形成雙螺旋的玻璃管110的內(nèi)表面上。接著電極7和8密封在玻璃管110的兩端(圖4只表示端部113)。盡管以下只描述用于在玻璃管110的端部113密封電極8的方法，相同的方法可適于在玻璃管110的另一端密封電極7。
首先，制備其中燈絲線圈73通過球玻璃安裝方法由一對導線8a和8b支承的電極8。電極8以如下方式插入玻璃管110的端部113，即端面115和燈絲線圈73的頂部之間的距離是大約15mm。以此方式將電極8和導線8a和8b一起插入其中，采用氣體燃燒器將端部113加熱到高于操作溫度100℃的溫度(即1120℃)。接著，當端部113進入熔化狀態(tài)，端部113與導線8a和8b一起夾緊并密封。
這里由于玻璃管110的端面115與相鄰螺旋112的外周間隔開5mm，當玻璃管110的端部113加熱到1120℃以便將電極8密封其中時，相鄰螺旋112不加熱到高溫。因此，防止相鄰螺旋112軟化和變形。另外，由于玻璃管110的端部113在螺旋軸線“A”的方向上與相鄰螺旋112間隔開，設置用于密封電極8的足夠操作空間，因此使得密封電極8的操作有效進行。
所述方法完成電弧管2的制造。這里應該注意到排氣管85在玻璃管110的端部113內(nèi)與密封在端部113內(nèi)的電極8一起密封。通過此排氣管85，汞和稀有氣體封裝在玻璃管110中。這里應該注意到玻璃管110的端部113與圖2的玻璃管9的端部91b相對應。
3.其他1)進一步間置端部的方法(i)玻璃管端面和相鄰螺旋之間的距離在本實施例中，玻璃管110的端面115和在螺旋軸線“A”的方向上靠近端面115的螺旋112之間的距離是5mm。此距離可在3～12mm的范圍內(nèi)設置成任何值。如果此距離短于3mm，玻璃管110的端面113和相鄰螺旋112之間的距離變得狹窄使得不能提供足夠用于將電極8插入和密封在端部113的操作空間。
另一方面，如果此距離長于12mm，可以提供大的用于將電極8插入和密封在玻璃管110的端部113內(nèi)的操作空間，但電弧管的總體長度“Lt”變得與其中玻璃管的端部平行于其螺旋軸線制成的傳統(tǒng)自鎮(zhèn)流熒光燈的電弧管的總體長度一樣大。
(ii)彎曲區(qū)域的加熱溫度當玻璃管110的端面113進一步從相鄰螺旋112間隔開時彎曲形成區(qū)域111a加熱的溫度根據(jù)用于玻璃管110的材料的軟化點確定。最好是該加熱溫度等于或高于軟化點并且低于該操作溫度。更優(yōu)選的是該加熱溫度等于或低于比該軟化點高120℃的溫度。
這是由于在彎曲形成區(qū)域111a處將被軟化以便彎曲的玻璃管110在彎曲形成區(qū)域111a的溫度低于軟化點時不能平滑彎曲。
另一方面，盡管玻璃管110可以在高于操作溫度的溫度下進入軟化狀態(tài)。采用這種溫度，玻璃管110的粘度降低，因此使其難以保持玻璃管110的形狀。在此情況下，操作性能顯著下降。盡管彎曲形成區(qū)域111a可以加熱到高于軟化點120℃的溫度以便在彎曲形成區(qū)域111a彎曲玻璃管110，但為了實現(xiàn)該溫度需要許多能量、增加成本并消耗很長時間，因此導致生產(chǎn)率下降。
(iii)彎曲區(qū)域的位置最好是玻璃管110的彎曲區(qū)域111b定位(a)在放置在玻璃管110內(nèi)的電極在其插入方向的最頂部(即燈絲線圈73在其插入方向的最頂部)以及(b)在卷繞方向上離開玻璃管110的端面與1/2圈螺旋相對應的距離的位置上。
這是由于以下原因。如果彎曲區(qū)域110b離開玻璃管110的端面115的距離短于電極8插入玻璃管110的部分的長度(本實施例是大約15mm)，玻璃管110內(nèi)的燈絲線圈73在其插入方向上的最頂部與彎曲區(qū)域111b接觸，或當玻璃管110的端部113加熱時燈絲線圈73可加熱到高溫。如果這種情況發(fā)生，施加在燈絲線圈73頂部的發(fā)射體可蒸發(fā)。
另一方面，如果彎曲區(qū)域111b離開玻璃管110的端面115的距離長于與1/2圈螺旋相對應的距離，降低了電極8密封在端面113的位置精度，因此在密封電極8的過程中降低生產(chǎn)效率。
(iv)密封電極的方法玻璃管110進行加熱以便在玻璃管110的端部113內(nèi)密封電極8的溫度根據(jù)用于玻璃管110的材料的操作溫度確定。最好是加熱溫度等于或高于該操作溫度，并且等于或低于比操作溫度高120℃的溫度。
這是由于以下原因。玻璃管110熔化使得電極8密封其中，因此，電極8在玻璃管110的溫度低于操作溫度時不能密封。
另一方面，盡管玻璃管110可以加熱到比操作溫度高120℃的溫度以便將電極8密封其中，但為了實現(xiàn)該溫度增加成本并需要很長時間，因此導致生產(chǎn)效率降低。
(變型)盡管本發(fā)明根據(jù)以上實施例進行描述，本發(fā)明的內(nèi)容不局限于以上實施例所述的特定實例。例如，可以進行以下變型。
1.電弧管泡體的外形盡管所述實施例描述如下情況，其中緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈包括覆蓋電弧管的泡體，本發(fā)明可適于不包括泡體的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈。沒有泡體的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈比包括泡體的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈略小。通過將本發(fā)明應用到這種沒有泡體的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈上，燈的電弧管可進一步在螺旋軸線上降低尺寸，并因此緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈的總體長度可相應縮短。
另外，在沒有外管的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈的情況下，燈的電弧管的外直徑具有少量增加的空間。通過增加電弧管的外直徑，該極間距離可制成更長，因此改善燈的照明效率。同樣，沒有外管的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈可成形為產(chǎn)生與相應的白熾燈產(chǎn)生的亮度等同的亮度，其總體長度短于白熾燈的長度。采用本發(fā)明，因此，增加設計電弧管的靈活性以及進一步增加設計緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈的靈活性。
2.切割和取下玻璃管的方法所述實施例描述了如下情況，其中在電弧管制造方法中，已經(jīng)形成雙螺旋的玻璃管的不需要的部分首先切割掉，并接著加熱彎曲形成區(qū)域(在端部內(nèi)離開端面一定距離的區(qū)域)，使得形成該彎曲區(qū)域，以便進一步將玻璃管的端部與玻璃管相鄰螺旋間隔開，接著在玻璃管的內(nèi)表面上施加磷。作為選擇，彎曲形成區(qū)域111a可首先加熱，使得彎曲區(qū)域在切割玻璃管的不需要部分之前形成，玻璃管的不需要部分進行切割并接著可以施加磷。
作為選擇，彎曲形成區(qū)域111a可以加熱使得彎曲區(qū)域在玻璃管形成雙螺旋之后形成，施加磷并接著切割玻璃管的不需要部分。簡而言之，電極可在彎曲區(qū)域形成之后密封在玻璃管的端部。
最好是磷在玻璃管形成電弧管的最終形狀之后施加。這是由于如果其中已經(jīng)施加磷的電弧管彎曲時磷可發(fā)生裂紋或脫落。在雙螺旋形狀的外直徑很小時磷的裂紋或脫落特別顯著。在所述實施例的電弧管的尺寸的情況下，最好是在磷施加其上之后不彎曲玻璃管。
3.電弧管的材料所述實施例描述如下情況，其中鍶-鋇硅化物玻璃用來作為玻璃管的材料，但其他材料可以用于玻璃管。例如，堿石灰玻璃(軟化點為690℃，操作溫度為1005℃)、鉛玻璃(軟化點為615℃，操作溫度為955℃)和鋇硅化物玻璃(軟化點683℃，操作溫度為1031℃)可以用于玻璃管的材料。
4.相鄰螺旋之間的間隙所述實施例描述如下情況，其中第一螺旋部分和第二螺旋部分的相鄰螺旋之間的間隙是1mm。但是，此間隙可以設置成0.5或更大并小于3mm的范圍內(nèi)的任何值。
間隙值的范圍由以下原因確定。相鄰螺旋之間的間隙小于0.5mm將難以將玻璃管形成雙螺旋。另一方面，間隙是3mm或更大，玻璃管端部和相鄰螺旋之間的間隙變寬是不需要的。
5.玻璃管管直徑和電弧管的內(nèi)直徑所述實施例描述如下情況，其中玻璃管的內(nèi)直徑是7.4mm。但是，可以使用具有5～9mm的范圍內(nèi)任何值的管內(nèi)直徑的玻璃管。如果管內(nèi)直徑小于5mm，難以將電極插入玻璃管。另一方面，如果管內(nèi)直徑大于9mm，燈不能具有與相應白熾燈的亮度等同的亮度。
最好是電弧管的總體尺寸使其外直徑在34～40mm的范圍內(nèi)并且其長度在50～90mm的范圍內(nèi)。這是由于以下原因。在本發(fā)明的電弧管用于作為白熾燈的替代的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈的情況下，具有大于40mm外直徑以及大于90mm長度的電弧管比白熾燈更大，由此具有小于34mm外直徑以及小于50mm長度的電弧管不能產(chǎn)生與白熾燈產(chǎn)生光通量等同的光通量。
簡而言之，具有所述特定總體尺寸的電弧管的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈可具有與白熾燈的電弧管的尺寸相同的尺寸并可產(chǎn)生與白熾燈產(chǎn)生的光通量等同的光通量。因此，這種緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈可用于為白熾燈設計的現(xiàn)有的照明裝置中。
6.連接電極的方法所述實施例描述如下情況，其中電極通過密封的方式連接在玻璃管的端部內(nèi)。但是，電極可通過其他方式連接其中。例如，可以采用使用電極連接其上的擴口管的擴口方法。
7.玻璃管的端部所述實施例描述如下的情況，其中玻璃管的螺旋節(jié)距在玻璃管的兩端增加。但是，例如，玻璃管的螺旋節(jié)距可以只在玻璃管的一端部增加。
在這種情況下，如果玻璃管的另一端形成與螺旋軸線平行，電弧管不能螺旋軸線的方向上減小尺寸。但是，如參考第二現(xiàn)有技術(shù)所述，通過在向內(nèi)方向而不是在平行于螺旋軸線的方向上彎曲玻璃管的另一端部(以便靠近螺旋軸線)，電弧管可以在螺旋軸線的方向上減小尺寸。在玻璃管的一端部圍繞螺旋軸線卷繞而玻璃管的另一端部相對于螺旋軸線的方向向內(nèi)彎曲的情況下，每個端部可在其中提供更大的用于連接電極的空間。
8.彎曲區(qū)域所述實施例描述如下情況，其中玻璃管在與彎曲部分相對的螺旋軸線的方向上彎曲的彎曲區(qū)域設置在卷繞方向上離開玻璃管端面與大約1/4圈螺旋相對應的距離的位置上。但是可以設置兩個或多個彎曲區(qū)域。
為更加簡明，玻璃管端部內(nèi)的螺旋節(jié)距可以設置成以如下方式增加，即玻璃管的每個端部和在螺旋軸線的方向上靠近該端部的螺旋之間的間隙在朝向每個端部的端面的方向上以逐步方式變寬。采用如此設置的多個彎曲區(qū)域，可以產(chǎn)生如所述實施例產(chǎn)生的相同效果。同樣在(a)放置在玻璃管內(nèi)的電極在其插入方向上的最頂部和(b)在加卷繞方向上離開該玻璃管的端面與1/2圈螺旋相對應的距離的位置之間的位置上設置兩個或多個彎曲區(qū)域。
9.其他盡管所述實施例描述了與100W白熾燈相對應的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈，本發(fā)明當然可以適于與40W白熾燈和60W白熾燈相對應的其他緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈。在這種其他燈的情況下，電弧管的總體長度(即玻璃管的螺旋數(shù)量)可以相應改變。
10.低壓汞燈盡管所述實施例描述緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈作為本發(fā)明低壓汞燈，本發(fā)明當然可以適于其他的燈，其中一個實例是圖6所述的熒光燈。
圖6所示的熒光燈100包括電弧管110、保持件130、殼體140、泡體150和單底座160。電弧管110具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，其中玻璃管120朝其兩端卷繞成雙螺旋。保持件130是具有底部的柱形形狀并保持電弧管(特別是，玻璃管120的兩端)。殼體140在其內(nèi)壁包括保持件130。泡體150覆蓋電弧管110。單底座160設置在供應以電流的照明裝置的插口內(nèi)(例如GX10q類型的底座)。
熒光燈100不同于所述實施例描述的緊湊自鎮(zhèn)流熒光燈1，其中電子鎮(zhèn)流器不包括在保持件130和殼體140內(nèi)，并且底座160不是用于常規(guī)緊湊自鎮(zhèn)流燈的螺口類型的底座。
盡管本發(fā)明已經(jīng)通過參考附圖的實例進行完全說明，將注意到對于本領域技術(shù)人員可明白多種變型和改型。因此，除非這種變型和改型偏離本發(fā)明的范圍，它們將認為是包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種電弧管，其包括大致在其中間位置彎曲并圍繞軸線從該中間位置到其兩端卷繞以便具有雙螺旋結(jié)構(gòu)的玻璃管，一對密封在該玻璃管兩端的電極，其中(a)該端部之一附近的螺旋部分和(b)在該軸線的方向上相鄰螺旋之間的節(jié)距設置成大于其他螺旋部分的節(jié)距以便使得在該一端和該相鄰螺旋部分之間的間隙變寬。
2.如權(quán)利要求1所述的電弧管，其特征在于，該玻璃管具有設置在(a)與密封在該一端處的電極的頂部相對應的位置和(b)離開該一端的端面1/2圈的圍繞該軸線形成的螺旋的位置之間彎曲區(qū)域，該玻璃管在該軸線的方向上在該彎曲區(qū)域處彎曲，使得該一端附近的螺旋部分和相鄰相鄰部分之間的間隙從該彎曲區(qū)域向該一端逐漸變寬。
3.如權(quán)利要求2所述的電弧管，其特征在于，在該軸線的方向上在(a)該玻璃管彎曲的位置和(b)該彎曲區(qū)域的位置之間的該玻璃的相鄰螺旋部分之間的間隙在0.5mm或更大并小于3mm的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的電弧管，其特征在于，該玻璃管的管內(nèi)直徑只在5mm～9mm的范圍內(nèi)。
5.一種用于通過在其大致中間位置彎曲玻璃管并圍繞軸線從該中間位置到其兩端卷繞以便具有雙螺旋結(jié)構(gòu)來形成的電弧管并在該玻璃管的兩端密封一對電極的制造方法，該制造方法包括如下步驟沿以雙螺旋的形式形成在心軸的外周上的凹槽卷繞通過加熱軟化的玻璃管；從該心軸取下卷繞成雙螺旋的玻璃管；使得(a)該玻璃管的每端處的密封部分附近的螺旋部分和(b)在該軸線的方向上相鄰螺旋部分的節(jié)距大于其他相鄰螺旋部分的節(jié)距以便使得該密封部分和相鄰螺旋部分之間的間隙變寬；以及將電極密封在該玻璃管的兩端處的密封部分內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，在使得該密封部分附近的螺旋部分的節(jié)距大于其他相鄰螺旋部分的節(jié)距的步驟中，在卷繞方向離開該密封部分的端面預定圈數(shù)的螺旋的玻璃管部分加熱到高于玻璃管軟化點并小于玻璃管操作溫度的溫度，并且該玻璃管的加熱部分在該軸線的方向上彎曲，使得該密封部分附近的螺旋部分和相鄰螺旋部分之間的間隙從該加熱部分向該密封部分逐漸變寬。
7.如權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于，在密封該電極的步驟中，該玻璃管的密封部分加熱到等于和低于比該玻璃管的操作溫度高120℃的溫度，使得該電極密封在該密封部分中。
8.一種包括權(quán)利要求1～4之一所述的電弧管的低壓汞燈。
9.如權(quán)利要求8所述的低壓汞燈，其特征在于，該電弧管的總體尺寸使得外直徑在34mm～40mm的范圍內(nèi)，長度在50mm～90mm范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8所述的低壓汞燈，其特征在于，其包括覆蓋該電弧管的泡體，其中該電弧管通過導熱構(gòu)件熱連接到該泡體上。
11.如權(quán)利要求10所述的低壓汞燈，其特征在于，該泡體的最大外直徑是60mm或更少。
全文摘要
一種通過在其大致中間位置彎曲玻璃管并圍繞軸線從該中間位置到其兩端卷繞以便具有雙螺旋結(jié)構(gòu)并在該玻璃管的兩端密封電極來形成的電弧管。該端部之一附近的螺旋部分和在該軸線的方向上相鄰螺旋之間的節(jié)距設置成大于其他相鄰螺旋部分的節(jié)距以便使得在該一端和該相鄰螺旋部分之間的間隙變寬。
文檔編號H01J9/24GK1469420SQ0314129
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
發(fā)明者板谷賢二, 飯?zhí)锸防? 矢吹達浩, 朗, 浩 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社