專利名稱：降低燈絲電壓和延遲加熱時(shí)間來(lái)消除燈絲的熱沖擊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有小型燈絲的電燈，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及在這種類型的電燈中出現(xiàn)的已知的燈絲熱沖擊故障方式。
在采用高效紅外反射涂敷鹵素?zé)舻那闆r下，燈絲尺寸變得更小了，因此，對(duì)沖擊更敏感。對(duì)燈泡的制作者來(lái)說(shuō)熱沖擊是一種熟知的故障方式，其中，白熾燈絲的兩圈或兩圈以上一次或二次線圈彼此碰到粘在一起，于是有效燈絲的一部分短路，引起燈絲的早期燒斷。前些年從實(shí)際用戶的應(yīng)用中收集的數(shù)據(jù)指出這種類型燈泡中熱沖擊損壞大多發(fā)生在電源接通情況下的初次安裝期間。雖然許多燈泡用戶抱怨早期熱沖擊故障，但是，同樣設(shè)計(jì)的新燈泡如果在電源斷開(kāi)的情況下安裝，則熱沖擊故障大大減少。在極少數(shù)情況下，由于所述區(qū)域的結(jié)構(gòu)引起的振動(dòng)的緣故，所述難題還將繼續(xù)存在下去。
目前，解決熱沖擊問(wèn)題的主要辦法要求以增加燈絲各匝之間的間距的形式來(lái)設(shè)計(jì)燈絲，和/或附加較高的氮?dú)饬?。在這兩種情況中的任意一種情況下，電燈的效率都會(huì)降低，而在很多情況下僅有的解決辦法是在斷開(kāi)電源的情況下安裝電燈。
因此，本發(fā)明提供一種消除安裝期間或激勵(lì)期間燈絲中燈絲熱沖擊、尤其是諸如高效紅外反射涂敷鹵素?zé)舻男⌒蜔艚z光源中燈絲熱沖擊的裝置和方法，其中，所述方法包括在預(yù)定的時(shí)限內(nèi)降低加到燈絲上的電壓的降壓電路；和定時(shí)電路，該電路在每次燈絲通電時(shí)被激勵(lì)并且控制所述降壓電路降低加到燈絲上的電壓的所述預(yù)定時(shí)限。作為所述裝置的一部分，任選地包括一次鎖存電路，它在通電時(shí)啟動(dòng)定時(shí)電路并且一旦降壓電路已經(jīng)連續(xù)工作所述預(yù)定的時(shí)限就使定時(shí)電路不工作，并且此后維持這種狀態(tài)。
使用本發(fā)明意味著不必再增加燈絲各匝之間的間距或增加燈管中的氮?dú)饬縼?lái)把熱沖擊減至最小。上述兩種補(bǔ)救方法都降低電燈的效率，本發(fā)明消除這種缺點(diǎn)。


圖1是典型的高效紅外反射涂敷鹵素?zé)魺艚z管的示意圖；圖2是典型的高效紅外反射涂敷鹵素?zé)舭惭b過(guò)程的示意圖；圖3是燈的燈絲電壓曲線圖；圖4是典型的高效紅外反射涂敷鹵素?zé)舭惭b過(guò)程的局部部件形式的示意圖；圖5是圖4的燈的燈絲電壓曲線圖；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例中典型的高效紅外反射涂敷鹵素?zé)舭惭b過(guò)程的示意圖；圖7是本發(fā)明的延遲電路的一個(gè)實(shí)施例；以及圖8是本發(fā)明的具有一次鎖存器的延遲電路的第二實(shí)施例。
圖1示出典型的高效紅外反射涂敷鹵素?zé)魺艚z管10，本發(fā)明適用于該燈絲管。在一個(gè)實(shí)施例中，這種類型的燈絲管通常具有大致10毫米長(zhǎng)度的燈絲12，后者包括8至25二次(secondary)匝。燈絲管10的內(nèi)壁14通常是這樣涂敷的，使得內(nèi)壁對(duì)可見(jiàn)光范圍內(nèi)的電磁輻射16是半透明的，然而，它將反射紅外線范圍內(nèi)的輻射18。反射的紅外輻射18有助于加熱燈絲12，從而降低燈的功耗。如果管子經(jīng)受諸如在安裝到通電的管座期間遭到的振動(dòng)，則燈絲各匝之間的細(xì)密的間距將偶爾使燈絲的相鄰的各匝彼此接觸。在燈絲12的正常的工作溫度下，甚至瞬時(shí)的接觸也將使燈絲12的相鄰的各匝永久地焊接在一起，將燈絲的一匝或多匝有效地短路，導(dǎo)致大的電流流動(dòng)，大的功率消耗，燈絲12的過(guò)熱以及跟著發(fā)生的燈絲12的早期故障。這種類型的故障方式稱為燈泡制作者熟知的熱沖擊故障方式，其中，白熾燈絲12的兩個(gè)或兩個(gè)以上的一次或二次(primary or secondary)匝彼此碰到粘在一起，并且燈絲的有效部分短路，導(dǎo)致燈絲12的早期燒斷。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明也可以在因燈絲各匝的緊密度而遭受熱沖擊故障損害的其它類型和尺寸的燈泡中實(shí)施。
圖2示出使用圖1的燈絲管的、安裝到通電的燈座22期間的高效紅外反射涂敷鹵素?zé)?0。如圖3中所示，在燈絲20插入燈座22時(shí)，加在燈絲12上的電壓24基本上瞬時(shí)地達(dá)到滿線電壓26。在燈絲12通電之后，上緊燈泡20時(shí)的振動(dòng)會(huì)使燈絲12的相鄰的各匝接觸，導(dǎo)致上述熱沖擊故障方式。
現(xiàn)在參考圖4，同時(shí)繼續(xù)參考圖2和3，說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。除了把延遲電路28加到燈20上之外，圖4的元件類似于圖2的元件。在增加延遲電路28的情況下，燈絲電壓24不再基本上瞬時(shí)地達(dá)到滿線電壓26。代之以，如圖5中所示，在最初的30秒期間，燈絲電壓24降低到大約40伏，然后才到達(dá)滿線電壓。延遲電路包括在預(yù)定的時(shí)限內(nèi)降低加到電燈燈絲的電壓的降壓電路29和定時(shí)電路30，后者在每次將燈通電時(shí)被激活。定時(shí)電路30控制所述預(yù)定的時(shí)限，在該時(shí)限內(nèi)，降壓電路29降低加到燈的燈絲12的電壓。
為確定延遲電路28的適當(dāng)?shù)淖罴训碾妷航?，?duì)20個(gè)同樣設(shè)計(jì)的電燈(60PAR/HIR120V)5個(gè)樣品一組分別在120、80、60、和40伏的電壓下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每個(gè)電燈在這些電壓下借助恒流源點(diǎn)亮。然后使這些燈在擺動(dòng)臂上觸到止動(dòng)器而振動(dòng)。逐漸增加擺動(dòng)的距離直到測(cè)量到表示出現(xiàn)熱沖擊的電壓降為止。測(cè)試結(jié)果表明達(dá)到熱沖擊所需要的平均距離隨電壓降低而增加。在40伏時(shí)，使電燈受到熱沖擊所需的距離使燈絲變形并且導(dǎo)致立即燒斷。因此，40伏被選擇作為所述電燈(12)的延遲電路28的最佳電壓降低量。在40伏時(shí)，燈絲12被加熱到足以提供足夠的照明向安裝者證實(shí)電燈已工作，但是沒(méi)有加熱到足以造成熱沖擊故障方式。較低的電壓不足以使電燈足夠地發(fā)光，但是，把電壓一直降低到80伏還是可以接受的。
上述延遲電路28在電燈20全發(fā)光之前產(chǎn)生短的延遲。由于這種類型的電燈通常用于商業(yè)環(huán)境，在這種環(huán)境下另外一些電燈同時(shí)滿量發(fā)光，所以這種延遲不是明顯的缺點(diǎn)。例如，零售商店的許多燈泡中可能有一個(gè)燈泡燒斷了，需要更換這個(gè)燈泡，而這通常是在照明電路仍然通電的時(shí)候進(jìn)行的。如果不希望有這種延遲，則延遲電路28還可以任選地包括一次鎖存電路32，后者在降壓電路工作以后永久性地?cái)嚅_(kāi)定時(shí)電路，至少一次性地在所述整個(gè)預(yù)定時(shí)限連續(xù)地使定時(shí)電路斷開(kāi)。這樣，電燈20在最初安裝期間其加在燈絲12上的電壓將被降低，但是，此后每次接通電燈時(shí)基本上立即把滿線電壓26加到燈絲12上。
現(xiàn)在參考圖6說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，延遲電路28被包含在轉(zhuǎn)接器34中。被包含在轉(zhuǎn)接器34中的延遲電路28包括和上述一樣的降壓電路29、定時(shí)電路30和任選的一次鎖存電路32。轉(zhuǎn)接器34被安裝在與沒(méi)有本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)電燈20一樣的燈頭22中。在其它方面，第二實(shí)施例的操作與第一實(shí)施例的類似。
現(xiàn)在參考圖7說(shuō)明適合用于本發(fā)明的延遲電路的示范性的實(shí)施例。該電路包括整流電路10、定時(shí)電路12和與定時(shí)電路12并聯(lián)的降壓電路14。整流電路10連接在輸入端子16和18之間，并包括整流二級(jí)管20，后者的陽(yáng)級(jí)連接到輸入端子16而陰極連接到電容濾波器22，電容22的另一根引線連接到輸入端子18。整流電路10的目的是在整流二極管20和濾波電容22之間的接點(diǎn)上為定時(shí)電路12提供近似的直流電壓。定時(shí)電路12包括第一定時(shí)電阻24、定時(shí)電容26和定時(shí)電阻28，它們按照所列的次序串聯(lián)連接在整流二級(jí)管20與濾波電容22的接點(diǎn)和輸入端子18之間。定時(shí)電路12還包括開(kāi)關(guān)30、繼電器32和限流電阻34，同時(shí)，繼電器32包括激勵(lì)線圈36和常閉接點(diǎn)38。在本實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)30包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，后者包括柵極40、源級(jí)42和漏級(jí)44，柵極40連接到定時(shí)電容26和第二定時(shí)電阻28的接點(diǎn)上，而源級(jí)42連接到輸入端18。限流電阻34連接到整流二級(jí)管20和濾波電容22的接點(diǎn)上，同時(shí)濾波電容22的另一根引線連接到激勵(lì)線圈36，后者的另一根引線連接到開(kāi)關(guān)30的漏級(jí)44。降壓電路14包括電阻46、電容48、二端交流開(kāi)關(guān)元件50和可控硅整流器52。電阻46和電容48按照所列次序串聯(lián)連接在輸入端子16和輸出端子54之間。繼電器接點(diǎn)38也連接在輸入端子16和輸出端子54之間?？煽毓枵髌?2包括電源端子MT1(58)、電源端子MT2(60)和柵極端子62，同時(shí)，端子58連接到輸出端子54、而端子60連接到輸入端子16。二端交流開(kāi)關(guān)元件50連接在柵極端子62和電阻46與電容48的連接點(diǎn)之間。
為了簡(jiǎn)要說(shuō)明圖7電路的操作，當(dāng)電路開(kāi)始通電、電容22快速充電到大約170伏時(shí)，假定端子16和18之間有120伏有效值的輸入電壓?，F(xiàn)在電流流過(guò)第一定時(shí)電阻24、定時(shí)電容26和第二定時(shí)電阻28，對(duì)定時(shí)電容26充電。這個(gè)充電電流在第二電阻28的兩端產(chǎn)生足以使開(kāi)關(guān)30接通的電壓降，開(kāi)關(guān)30接通又使電流流過(guò)激勵(lì)線圈36，斷開(kāi)觸點(diǎn)38。在觸點(diǎn)38斷開(kāi)的情況下，在輸入端子16和輸出端子54之間流動(dòng)的電流現(xiàn)在必須流過(guò)降壓電路14。降壓電路14是一個(gè)典型的光線明暗調(diào)節(jié)電路，其中，直至電容48上累積足以克服二端交流開(kāi)關(guān)元件50的擊穿電壓時(shí)可控硅整流器52才導(dǎo)通。這樣選擇二端交流開(kāi)關(guān)元件50、電阻46和電容48，使得輸出電壓有效值被降低到所需要的值，在本實(shí)施例中為有效值40伏。這樣選擇定時(shí)電阻24和28以及定時(shí)電容26，使得大約30秒鐘之后定時(shí)電阻28兩端的電壓降不足以保持開(kāi)關(guān)30接通，此時(shí)，電流停止流過(guò)激勵(lì)線圈36、使接點(diǎn)38閉合、隨后又使端子16上的輸入電壓無(wú)約束地傳到輸出端子54。還這樣選擇定時(shí)電阻24和28，使得柵極40的電壓額定值不被超過(guò)。輸入端18和輸出端56被互連并且被確定為地電位。繼電器32具有常閉接點(diǎn)38，因此，如果整流電路10或定時(shí)電路12中出現(xiàn)故障，則端子16上的全部輸入電壓將傳送到輸出端子54?？梢允闺娙?2的容量大到足以提供短時(shí)間存儲(chǔ)，使得輸入電壓的瞬時(shí)斷開(kāi)在滿輸入電壓再加到輸出端子54和56上之前將不會(huì)引起另外的時(shí)間延遲。
圖8說(shuō)明類似于圖7的示范的實(shí)施例，其中附加的部件用來(lái)在完成一個(gè)滿降壓周期之后使定時(shí)電路和降壓電路不工作。除了以下的例外之外，圖8中的電路和圖7中的電路是一樣的。時(shí)間延遲保險(xiǎn)絲64和串聯(lián)電阻66被插入在整流二極管20的陰極和電容22之間。電阻24和34的接點(diǎn)被再連接到保險(xiǎn)絲64和電阻66的接點(diǎn)上。電阻68和穩(wěn)壓二極管70按照上列次序串聯(lián)在漏極44和輸入接地端子18之間。插入開(kāi)關(guān)72，其柵極74連接到電阻68與穩(wěn)壓二極管70的接點(diǎn)上，其源極76連接到輸入端子18，而其漏極78連接到電容22和電阻66的接點(diǎn)上。圖8的電路的主要操作與圖7的相同，但是，當(dāng)開(kāi)關(guān)30斷開(kāi)大約30秒之后，開(kāi)關(guān)72接通，拉出足夠的電流燒斷保險(xiǎn)絲64，從而使定時(shí)電路不工作。該電路的進(jìn)一步的通電將不會(huì)引起時(shí)間延遲。
圖7和圖8電路中主要元件數(shù)值如下整流二極管20..............1A，200V濾波電容22................0.1法拉第一定時(shí)電阻24............220兆歐定時(shí)電容26................0.06法拉第二定時(shí)電阻28............22兆歐開(kāi)關(guān)30..........MOSFET，220V，VG＝2V繼電器32........1A，VCOIL＝24V，at 5mA電阻34..................20千歐電阻46..................330千歐電容48..................0.062法拉二端交流開(kāi)關(guān)元件50......32V可控硅整流器52..........1A，200V保險(xiǎn)絲64................0.1A 時(shí)間延遲電阻66..................220歐電阻68..................100千歐齊納二極管70............12V開(kāi)關(guān)72..............MOSFET，200V，VG＝2V
現(xiàn)有技術(shù)中有許多已知的其它定時(shí)和降壓電路適用于本發(fā)明。因此，本發(fā)明預(yù)計(jì)把這些電路中的任何電路包括在根據(jù)圖7和圖8的實(shí)施例中。
先有技術(shù)對(duì)熱沖擊故障方式的解決辦法要求把燈絲設(shè)計(jì)成在燈絲各匝之間增加間距和/或附加較高的氮?dú)饬?。在這兩種情況下電燈的效率都會(huì)降低。在許多情況下僅有的解決辦法是在斷電的情況下安裝電燈。以上公開(kāi)的這些方法避免了由增加燈絲各匝之間的間距招致的缺點(diǎn)。
雖然已經(jīng)在特定的實(shí)施例方面通過(guò)舉例說(shuō)明描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將出現(xiàn)許多修改和變化。因此，顯然，后附的權(quán)利要書用來(lái)覆蓋屬于本發(fā)明的真正的精神和范圍的許多這種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種消除電燈安裝期間電燈燈絲中燈絲熱沖擊的裝置，所述裝置包括在預(yù)定的時(shí)限內(nèi)降低加到燈絲上的電壓的降壓電路；和定時(shí)電路，該電路在每次所述電燈通電時(shí)被激勵(lì)并且控制所述降壓電路降低加到所述電燈燈絲上的電壓的所述預(yù)定時(shí)限。
2.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述降壓電路和所述定時(shí)電路安裝在所述電燈中。
3.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述降壓電路和所述定時(shí)電路安裝在轉(zhuǎn)接器中，所述轉(zhuǎn)接器安裝在所述燈頭和所述電燈將被安裝在其中的插座之間。
4.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述電燈包括高效紅外反射型電燈。
5.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述降壓電路將加在所述電燈燈絲的所述電壓降低到大約40至80伏。
6.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述定時(shí)電路將所述降壓電路激活大約30秒鐘。
7.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述電燈燈絲的長(zhǎng)度為大約10毫米。
8.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述電燈燈絲包括8至25匝二次(secondary)線圈。
9.一種消除電燈安裝期間電燈燈絲中燈絲熱沖擊的裝置，所述裝置包括連接到電源的燈座；燈絲型電燈；在預(yù)定的時(shí)限內(nèi)降低加到燈絲上的電壓的降壓電路；和定時(shí)電路，該電路在每次所述電燈通電時(shí)被激勵(lì)并且控制所述降壓電路降低加到所述電燈燈絲上的電壓的所述預(yù)定時(shí)限。
10.一種消除通電安裝期間或初次通電期間電燈燈絲中燈絲熱沖擊的方法，所述方法包括利用降壓電路在預(yù)定的時(shí)限內(nèi)降低加到所述電燈燈絲上的電壓；和利用定時(shí)電路控制所述降壓電路降低加到所述電燈燈絲上的電壓的所述預(yù)定時(shí)限。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征在于還包括以下步驟通電時(shí)，利用一次鎖存電路啟動(dòng)所述定時(shí)電路；以及在所述降壓電路連續(xù)工作所述預(yù)定的時(shí)限之后，使所述定時(shí)電路不工作，并且此后一直保持這種狀態(tài)。
12.權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述降壓電路和所述定時(shí)電路安裝在所述電燈中。
13.權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述降壓電路、所述定時(shí)電路和所述鎖存電路安裝在轉(zhuǎn)接器中，所述轉(zhuǎn)接器安裝在所述燈頭和所述電燈將被安裝在其中的插座之間。
14.權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述電燈包括高效紅外反射型電燈。
15.權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述降壓電路將加在所述電燈燈絲的所述電壓降低到大約40至80伏。
16.權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述定時(shí)電路將所述降壓電路激活大約30秒鐘。
17.權(quán)利要求10的裝置，其特征在于所述電燈燈絲的長(zhǎng)度為大約10毫米。
18.權(quán)利要求10的裝置，其特征在于所述電燈燈絲包括8至25匝二次(secondary)線圈。
全文摘要
一種消除安裝期間或激發(fā)期間燈絲中燈絲熱沖擊、尤其是諸如高效紅外反射涂敷鹵素?zé)舻男⌒蜔艚z光源中燈絲熱沖擊的方法,它包括:在預(yù)定的時(shí)限內(nèi)降低加到燈絲上的電壓的降壓電路;和定時(shí)電路,該電路在每次電燈通電時(shí)被啟動(dòng)并且控制所述降壓電路降低加到燈絲上的電壓的所述預(yù)定時(shí)限?？梢宰鳛檫x項(xiàng)包括一次鎖存電路,它在通電時(shí)啟動(dòng)定時(shí)電路并且在降壓電路已經(jīng)連續(xù)工作所述預(yù)定的時(shí)限之后使定時(shí)電路不工作,并且此后維持這種狀態(tài)。
文檔編號(hào)H05B39/00GK1332596SQ0111922
公開(kāi)日2002年1月23日 申請(qǐng)日期2001年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月5日
發(fā)明者L·N·斯基爾斯基, L·V·利斯茲科夫斯基, L·E·赫格勒, E·J·科林斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司