專(zhuān)利名稱(chēng)：白熾電燈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如高壓鹵燈的白熾型的電燈的螺線形燈絲(coiled coil filament)及其制造方法。
含有螺線形燈絲的白熾電燈被廣泛地使用以減小燈絲的長(zhǎng)度。US-A-4,683,397提供一種白熾電燈，包括密封而透光的外殼、用于在電氣上和結(jié)構(gòu)上把燈絲安裝在燈泡內(nèi)的裝置、以及被該用于安裝的裝置耦合和支持的螺線形燈絲，后者包括具有直徑d的燈絲線，其中第一和第二繞組具有第一和第二心軸-線比值Y1和Y2。然而，已知的螺線形燈絲在機(jī)械上可能是不穩(wěn)定的，其結(jié)果是，當(dāng)超過(guò)一定的邊界條件時(shí)燈絲需要附加的支撐裝置。
本發(fā)明的目的是改進(jìn)燈絲的機(jī)械穩(wěn)定度。
所以，本發(fā)明提供一種制造白熾電燈的方法，包括以下步驟-圍繞具有直徑M1的第一心軸以第一間距和第一圈數(shù)來(lái)盤(pán)繞具有直徑d的線的第一線圈；-圍繞具有直徑M2的第二心軸以第二間距和第二圈數(shù)來(lái)纏繞所述第一線圈以形成螺線形燈絲；-安排用于在電氣上和在結(jié)構(gòu)上把燈絲安裝在透光的外殼內(nèi)的裝置；-把被耦合到該用于安裝的裝置并且被該用于安裝的裝置支撐的螺線形燈絲安排在外殼內(nèi)；-真空密封所述外殼，其特征在于，在外殼內(nèi)把螺線形燈絲加熱到超過(guò)它的再結(jié)晶溫度，以便使所述螺線形燈絲再結(jié)晶。
按照本發(fā)明的方法能進(jìn)一步減小螺線形燈絲的長(zhǎng)度，因此減小在水平點(diǎn)燃位置下由重力造成的機(jī)械應(yīng)力以及因此提高螺線形燈絲的結(jié)構(gòu)剛度。由于長(zhǎng)度的減小，點(diǎn)光源的近似性得以改進(jìn)。這對(duì)使用在反射器中的燈是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楣饪梢愿菀妆粚?dǎo)向。產(chǎn)生的光束是更緊湊的，即在燈的相等的光輸出下光束包括更多的光。顯然，較小的燈絲和燈也有助于降低成本。
在優(yōu)選實(shí)施例中，燈絲線具有直徑d，以及第一和第二繞組具有第一和第二心軸-線比值Y1和Y2，其中Y1＝M1/d＞＝3；和Y2＝M2/(M1+2d)＞＝3.
給定的比值證明可提供具有長(zhǎng)度減小的燈絲。把Y1和Y2增加到大于給定的值，進(jìn)一步減小燈絲的長(zhǎng)度，而同時(shí)保留它的結(jié)構(gòu)剛度。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該方法包括以下另外的步驟-在盤(pán)繞第一線圈后在第一退火溫度下使第一線圈退火；-在濕的氣體中清洗螺線形燈絲；-在干燥的氣體環(huán)境中熱處理螺線形燈絲，以釋放其中的應(yīng)力；-通過(guò)把螺線形燈絲插入到酸中而去除第一和第二心軸。
按照另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種白熾電燈，包括-密封而透光的燈泡；-用于在電氣上和結(jié)構(gòu)上把燈絲安裝在外殼內(nèi)的裝置；以及-被耦合到該用于安裝的裝置并且被該用于安裝的裝置支撐的螺線形燈絲，包括具有直徑d的燈絲線，其中第一和第二繞組具有第一和第二心軸-線比值Y1和Y2，其中Y1＝M1/d＞4；和Y2＝M2/(M1+2d)＞4。
其中M1是第一心軸直徑和M2是第二心軸直徑。
燈的燈絲具有減小的長(zhǎng)度，在制造方法方面提供如上所述的優(yōu)點(diǎn)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，Y1＜＝8和/或Y2＜＝8。這些比值看起來(lái)提供最大的長(zhǎng)度減小。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，Y1＞＝4.5和/或Y2＞＝4.5。
在再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，Y1＜＝6和Y2＜＝6。
按照又一個(gè)方面，本發(fā)明提供用于使用按照權(quán)利要求1-9中的任一項(xiàng)的燈的方法。
現(xiàn)在參照附圖闡述本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和特性，其中

圖1顯示按照本發(fā)明的白熾電燈的優(yōu)選實(shí)施例的主視圖；圖2顯示圍繞第一心軸纏繞的燈絲線，以形成第一線圈；圖3顯示圖2的第一線圈，它圍繞第二心軸或一個(gè)針而被纏繞，以形成螺線形燈絲；以及圖4顯示與確定圖3的螺線形燈絲的外徑有關(guān)的各種參數(shù)。
按照本發(fā)明的白熾電燈1，例如適用于通常的照明和在反光器中的應(yīng)用，該白熾電燈1包括透光的外殼2，例如圓柱形石英玻璃燈泡(圖1)。外殼2的內(nèi)部空間按已知的方式被填充以惰性氣體混合物，通常包括鹵添加劑。外殼的一個(gè)末端是一個(gè)具有在中心處的抽氣尖端4的圓帽。外殼的另一個(gè)末端通過(guò)管座6進(jìn)行密封。單個(gè)管座6的基本上平行的外表面被安排在中心和相對(duì)于燈軸對(duì)稱(chēng)地安排。
在外殼內(nèi)，安排著用于在電氣上和結(jié)構(gòu)上安裝燈絲12的裝置。這些裝置包括兩個(gè)引線8，10，通過(guò)管座6延伸到金屬接觸管腳14，16，用于把燈連接到市電電壓，即在歐洲的220-240V和在美國(guó)的110-130V。燈絲12包括螺線形燈絲中間部分。它的兩個(gè)被連接到引線8，10的末端，每個(gè)是單一地盤(pán)繞的。當(dāng)然，同樣可能在一個(gè)雙末端燈上使用按照本發(fā)明的螺線形燈絲，在該雙末端燈中引線被安排在外殼的相對(duì)的兩端。
參照?qǐng)D2和3，螺線形燈絲12是通過(guò)圍繞具有直徑M1的第一心軸22來(lái)盤(pán)繞具有直徑d的線20而制造的。優(yōu)選地，線20是鎢絲以及第一心軸由鉬制成。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一線圈24在纏繞后例如在1550℃下退火10分鐘。取決于不同的燈，這些數(shù)值可以變化。第一線圈以第一間距和第一圈數(shù)被纏繞，以及具有外徑D1。
為了得到螺線形燈絲12，第一線圈是圍繞第二一心軸或針22以第二間距和第二圈數(shù)而纏繞的，這取決于想要的燈的特性(圖3)。外徑為D2。
螺線形燈絲12此后優(yōu)選地進(jìn)行兩次加熱處理。首先，在例如包括N2和H2的濕氣體中的熱處理，用于清洗線圈。第二，在包括相對(duì)較少的氫或沒(méi)有氫的干的氣體環(huán)境中進(jìn)行熱處理，以便釋放線圈中的應(yīng)力。在熱處理后，第一以及可能地第二心軸可以通過(guò)把盤(pán)繞的線圈插入到酸(例如用于蝕刻的混合的酸)中而被去除。
直到這些熱處理之前，(鎢)絲沒(méi)有再結(jié)晶。首先，螺線形燈絲被安排在外殼2內(nèi)與電極8，10進(jìn)行電接觸，在此后外殼以已知的方式被真空密封。隨后，螺線形燈絲被加熱到超過(guò)它的再結(jié)晶溫度，使得該線再結(jié)晶。優(yōu)選地，通過(guò)給燈絲加上電流而加熱燈絲。
在按照上述的方法在外殼中安排燈絲后使燈絲再結(jié)晶可減小燈絲長(zhǎng)度，因此提高螺線形燈絲的機(jī)械穩(wěn)定度。與在外殼中安排燈絲之前實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶相比，本方法還提供成本降低。
由于上述的制造方法，有可能通過(guò)增加心軸-線比值而減小燈絲長(zhǎng)度(圖4)。第一線圈具有初級(jí)心軸-線比值Y1和第二線圈具有次級(jí)心軸-線比值Y2，其中Y1＝M1/d；和Y2＝M2/(M1+2d)。
通過(guò)把Y1和Y2都增加到2倍，螺線形燈絲的長(zhǎng)度可被減小約一半而提供相等的光輸出。例如，如果已知的燈包括具有Y1＝2和Y2＝2以及長(zhǎng)度L的燈絲，則本方法可用來(lái)制造具有Y1＝Y(jié)2＝4以及約0.5L的長(zhǎng)度的燈絲。為了燈絲長(zhǎng)度進(jìn)一步減小，Y1和Y2還可以增加。例如最大值是Y1＜＝8和/或Y2＜＝8。在實(shí)踐中，Y1＜＝6和/或Y2＜＝6提供最大值。
本發(fā)明的實(shí)際的線圈設(shè)計(jì)的非限制性例子在下面的表中給出。
對(duì)于本發(fā)明尋求的保護(hù)不限于本發(fā)明的上述的優(yōu)選實(shí)施例，可以設(shè)想其中有許多修改。該保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求規(guī)定。
權(quán)利要求
1.用于制造白熾電燈的方法，包括以下步驟-圍繞具有直徑M1的第一心軸以第一間距和第一圈數(shù)來(lái)盤(pán)繞具有直徑d的線的第一線圈；-圍繞具有直徑M2的第二心軸以第二間距和第二圈數(shù)來(lái)纏繞所述第一線圈以形成螺線形燈絲；-安排用于在電氣上和結(jié)構(gòu)上把燈絲安裝在透光的外殼內(nèi)的裝置；-把被耦合到該用于安裝的裝置并且被該用于安裝的裝置支撐的螺線形燈絲安排在外殼內(nèi)；-真空密封所述外殼，其特征在于，在外殼內(nèi)把螺線形燈絲加熱到超過(guò)它的再結(jié)晶溫度，以便使所述螺線形燈絲再結(jié)晶。
2.按照權(quán)利要求1的方法，燈絲線具有直徑d，其中第一和第二繞組具有第一和第二心軸-線比值Y1和Y2，其中Y1＝M1/d＞＝3；和Y2＝M2/(M1+2d)＞＝3。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，還包括以下步驟-在盤(pán)繞第一線圈后在第一退火溫度下使第一線圈退火；-在濕的氣體中清洗螺線形燈絲；-在干燥的氣體環(huán)境中熱處理螺線形燈絲，以釋放其中的應(yīng)力；-通過(guò)把螺線形燈絲插入到酸中而去除第一和第二心軸。
4.按照權(quán)利要求1或3的方法，其中Y1＝M1/d＞4和Y2＝M2/(M1+2d)＞4。
5.按照權(quán)利要求1或4的方法，其中Y1＜＝8和/或Y2＜＝8。
6.白熾電燈，包括-密封而透光的外殼；-用于在電氣上和結(jié)構(gòu)上把燈絲安裝在外殼內(nèi)的裝置；以及-被耦合到該用于安裝的裝置并且被該用于安裝的裝置支撐的螺線形燈絲，包括具有直徑d的燈絲線，其中第一和第二繞組具有第一和第二心軸-線比值Y1和Y2，其中Y1＝M1/d＞4；和Y2＝M2/(M1+2d)＞4。其中M1是第一心軸直徑和M2是第二心軸直徑。
7.按照權(quán)利要求6的燈，其中Y1＜＝8和/或Y2＜＝8。
8.按照權(quán)利要求6或7的燈，其中Y1＞＝4.5和/或Y2＞＝4.5。
9.按照權(quán)利要求6的燈，其中Y1＜＝6和/或Y2＜＝6。
10.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的燈，其中外殼被填充以包括鹵素的氣體。
11.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的燈，其中線是鎢絲。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制造其燈絲具有改進(jìn)的機(jī)械穩(wěn)定度的白熾燈的方法，包括以下步驟圍繞具有直徑M1的第一心軸以第一間距和第一圈數(shù)來(lái)盤(pán)繞具有直徑d的線的第一線圈；圍繞具有直徑M2的第二心軸以第二間距和第二圈數(shù)來(lái)纏繞所述第一線圈以形成螺線形燈絲；安裝和安排螺線形燈絲在透光的燈泡內(nèi)；真空密封所述外殼，在外殼內(nèi)加熱螺線形燈絲到超過(guò)它的再結(jié)晶溫度，使得所述螺線形燈絲再結(jié)晶。第一和第二繞組優(yōu)選地具有第一和第二心軸－線比值Y1和Y2，其中Y1＝M1/d≥3，和Y2＝M2/(M1+2d)＞3。按照本發(fā)明的方法能進(jìn)一步減小螺線形燈絲的長(zhǎng)度，因此減小在水平點(diǎn)燃位置下由重力造成的機(jī)械應(yīng)力以及因此提高螺線形燈絲的結(jié)構(gòu)剛度。
文檔編號(hào)H01K3/02GK101044590SQ200480037480
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者A·M·戈賈爾特斯, W·E·J·范庫(kù)坦, B·L·M·范巴克爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司