專利名稱：具有縮短長度的電弧管、低壓汞燈和照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在電弧管本體的兩端具有電極的電孤管。本發(fā)明還涉及一種使用該電弧管的低壓汞燈，以及涉及一種使用該低壓汞燈的照明裝置。
背景技術(shù)：
近來出現(xiàn)了一種保護(hù)全球環(huán)境的觀點(diǎn)，在照明領(lǐng)域中需要提高能量效率和減小燈尺寸。為了增加效率和減小通常照明中使用的傳統(tǒng)低壓汞燈的尺寸還進(jìn)行了多種嘗試。如果這些獲得小型燈的嘗試成功了，將消除工業(yè)廢料。
例如，在使用直電弧管(下文稱為“直管熒光燈”)的熒光燈中，通過為電弧管采用更細(xì)的管，以及通過改進(jìn)點(diǎn)亮直管熒光燈的光鎮(zhèn)流器可以實(shí)現(xiàn)高效率和減小的尺寸。具體說，改進(jìn)光鎮(zhèn)流器包括從使用傳統(tǒng)的銅/鐵鎮(zhèn)流器改變?yōu)槭褂冒聪嚯娐穯卧碾娮渔?zhèn)流器。通過這種改進(jìn)，高效率的照明已經(jīng)變成可能。
關(guān)于采用更細(xì)的管，在采用了傳統(tǒng)的銅/鐵鎮(zhèn)流器(所謂的快速啟動式)的直管熒光燈中，電弧管的外徑是32.5mm。與此相比，在采用了已經(jīng)成為主流的電子鎮(zhèn)流器(所謂的高頻型)的直管熒光燈中，電弧管的外徑是25.5mm，它和傳統(tǒng)的情況相比減小了約7mm。。
關(guān)于燈效率，對于傳統(tǒng)的快速啟動式20W的直管熒光燈，光通量是1230lm，燈效率是61.5lm/W。另一方面，對于16W的高頻型直管熒光燈(作為快速啟動式直管熒光燈的替代物)，光通量是1470lm，燈效率是91.9lm/W，這就顯示出極大的效率改進(jìn)。應(yīng)該注意，最近已經(jīng)開發(fā)出一種更加細(xì)的直管熒光燈，其電孤管的外徑小到16mm。
過去已經(jīng)有人提出分別使用通過將玻璃管彎曲成兩根螺旋構(gòu)型形成的本體的各類電弧管。然而，它們中沒有一個能夠用來作為傳統(tǒng)的直管熒光燈(例如參考“日本公開實(shí)用新型申請No.S61-144561，和日本公開專利申請No.H09-69309”)的替代物。
同時(shí)，盡管和傳統(tǒng)的快速啟動式相比，在采用更細(xì)的管和提高效率方面已經(jīng)在高頻熒光燈中獲得了成功，但是和傳統(tǒng)的快速啟動式相比管的長度還沒有顯著地減小，而且和傳統(tǒng)的快速啟動式相比也沒有充分地減小高頻熒光燈的總尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)考慮了上述問題而構(gòu)想的本發(fā)明的一個目的是提供一種新的結(jié)構(gòu)的電弧管，和傳統(tǒng)的直管熒光燈相比它能夠進(jìn)一步減小尺寸，并可用作其替代物。本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用這種電弧管的低壓汞燈和照明裝置。
利用上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)光通量設(shè)定成相應(yīng)于傳統(tǒng)的直管熒光燈的光通量時(shí)，電弧管將具有與傳統(tǒng)的直管熒光燈幾乎相同的外徑，并且具有和傳統(tǒng)的直管熒光燈相比進(jìn)一步減小了的長度。因此，總體上本發(fā)明的電弧管基本比傳統(tǒng)的直管熒光燈小很多。


結(jié)合示出了本發(fā)明的具體實(shí)施例的附圖，通過下面對本發(fā)明的描述，本發(fā)明的這些和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得清晰明了，其中圖1是作為本發(fā)明的一個實(shí)施例的熒光燈的透視圖；圖2是沿方向X看圖1的熒光燈的視圖；圖3是沿方向Y看圖1的熒光燈的視圖；圖4是一個視圖，它示出了燈效率和最短距離Gt之間的關(guān)系，該最短距離是處于纏繞部分中并且沿軸線方向彼此相鄰的兩個玻璃管部分之間的距離；圖5是示出了采用根據(jù)本發(fā)明的燈的照明裝置的簡化視圖，并局部剖開示出其內(nèi)部；圖6A-6C是示出了關(guān)于電弧管的結(jié)構(gòu)的修改實(shí)例的視圖；圖7是示出了關(guān)于電弧管的結(jié)構(gòu)的修改實(shí)例的視圖；圖8A和8B是示出了其纏繞部分以不同于圓形方式的方式圍繞軸線纏繞的電弧管的實(shí)例的視圖；以及圖9是示出了關(guān)于電弧管的端部的形式的修改實(shí)例的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖描述了一種情況，其將本發(fā)明應(yīng)用于能夠替代傳統(tǒng)的20W和40W的快速啟動式直管熒光燈(一種低壓汞燈)的熒光燈。不用說，可以將本發(fā)明應(yīng)用于其它類型的直管熒光燈的替代物，而不是僅替代廣泛使用的20W和40W的快速啟動式直管熒光燈。
1.熒光燈的結(jié)構(gòu)圖1是作為本發(fā)明的一個實(shí)施例的熒光燈的透視圖。圖2是沿方向X看的熒光燈的視圖，以及圖3是沿方向Y看的熒光燈的視圖。注意在圖2中，熒光燈被局部剖開，以便示出其內(nèi)部外觀。
如圖1-3所示，熒光燈10由電弧管100和燈頭210、220組成。電弧管100在電弧管本體110的兩個端部112、114處包含電極130、140，電弧管本體由以螺旋構(gòu)型纏繞的玻璃管形成。燈頭210、220設(shè)置在電弧管100的兩個端部(即玻璃管的兩個端部)，并向電極130、140提供電源。
(1)電弧管如圖1-3所示，電弧管100包括一由玻璃管構(gòu)成的電弧管本體110，該玻璃管圍繞一預(yù)定的軸線A纏繞同時(shí)沿預(yù)定方向(例如圖2中的方向B)前進(jìn)。下文中，玻璃管纏繞的部分稱為“纏繞部分”，其參考標(biāo)記為“116”。此外，在本說明書中，纏繞部分的軸線基本上是直線。
如此配置電弧管本體110，使得其端部分別沿繞軸線A環(huán)繞的圓的圓周的法線方向延伸。燈頭210、220分別設(shè)置在電孤管本體110的延伸部分上。
構(gòu)成電弧管本體110的玻璃管是例如由鋇-鍶硅酸鹽玻璃(無鉛玻璃)形成，這種玻璃的橫向剖面的形狀基本上為圓形。注意在配置過程中，軟化的玻璃管是螺旋地纏繞到夾具上。因此，得到的玻璃管的橫向剖面的形式將稍微從規(guī)則的圓形發(fā)生變形。
如圖2所示，將熒光物質(zhì)120涂覆在以螺旋構(gòu)型形成的電弧管本體110的內(nèi)表面。
電極130采用所謂的玻璃珠安裝方法，由以下各項(xiàng)組成一鎢線圈電極132；一對導(dǎo)線134和136，用于支承線圈電極132；以及一玻璃珠138，用于可支承地固定這對導(dǎo)線134和136。盡管由于圖示的方便沒有示出，但是電極140具有與電極130相同的結(jié)構(gòu)。
固定在電弧管本體110的電極130的部分特別地是導(dǎo)線134和136的部分，并相對于玻璃珠138在與線圈電極132相反的一側(cè)延伸。
此外，在電弧管本體110的一端(在該實(shí)例中是端部112)，排氣管150和電極130固定在一起。利用該排氣管150排出電弧管本體110內(nèi)的空氣，或者在其中封閉后面詳述的汞和緩沖氣體。
將汞以單一形式密封?；蛘?，可以使用汞合金，例如鋅汞合金和錫汞合金，其在電燈啟動時(shí)的汞蒸汽壓力特征接近于使用單一形式的汞的情況。注意如果使用特殊類型的汞合金(例如鉍、銦和汞的汞合金)，在電燈啟動時(shí)，汞蒸汽壓力將變低，由此減退了光通量的上升特性。
緩沖氣體的一個實(shí)例是氬氣。然而，緩沖氣體不限于單一形式的氬氣，也可以是稀有氣體的混合物(例如氬和氖的混合氣)。
燈頭210、220分別具有圓柱形部分211和212。每一圓柱形部分211和212在一端封閉。燈頭210還具有一對插腳214和216，這對插腳從圓柱形部分212的端壁212a沿和軸線A的垂直方向延伸。同樣，燈頭220也具有一對插腳224和226，這對插腳從圓柱形部分222的端壁222a沿和軸線A的垂直方向延伸。如圖2所示，將插腳214和216連接到電極130的導(dǎo)線134和136。同樣，將插腳224和226連接到電極140的導(dǎo)線(未在圖中示出)。
(2)具體結(jié)構(gòu)下面參考圖2和3詳細(xì)描述熒光燈10。
熒光燈10具有基本上與20W和40W的快速啟動式直管熒光燈相同的光通量。熒光燈10分別需要應(yīng)用16W和34W的管輸入。注意在本實(shí)施例中，熒光燈10分為“16W型”和“34W型”。
在電弧管100的內(nèi)部，分別封閉5mg的汞和400Pa的氬氣。此外，熒光物質(zhì)120是一種例如三波長型，它包含三種分別發(fā)出紅色、綠色和藍(lán)色光的熒光物質(zhì)。具體的材料是紅光(Y2O3:Eu)；綠光(LaPO4:Ce，Tb)；和藍(lán)光(BaMg2Al16O27:Eu，Mn)。
16W型的電弧管本體110使用具有如下尺寸的玻璃管外徑D1為9.0mm，內(nèi)徑D2為7.4mm。34W型的電孤管本體110使用具有如下尺寸的玻璃管外徑D1為10.8mm，內(nèi)徑D2為9.2mm。沿與軸線A平行的方向(下文中稱該方向?yàn)椤拜S線方向”)的纏繞部分116的節(jié)距P1分別是18.0mm和21.6mm(參見圖2)。下文中，該節(jié)距P1稱為“纏繞節(jié)距”。處于纏繞部分116中和沿軸線方向彼此相鄰的兩個玻璃管部分之間的最短距離Gt分別是9.0mm和10.8mm。下文中，該最短距離Gt稱為“纏繞部分的距離”。纏繞部分116的纏繞總數(shù)分別是10和16。
熒光燈10(包括燈頭210、220)的長度L分別是175mm和340mm。沿直線軸方向看到的電孤管100的外徑D3分別是27mm和32mm。此外，在電弧管100中電極之間的距離分別是590mm和1040mm，管壁負(fù)荷分別是0.12W/cm2和0.11W/cm2。
傳統(tǒng)的快速啟動式直管熒光燈的長度對于20W型的是580mm，對于40W型的是1198mm，這兩種類型的玻璃管的外徑都是32.5mm。與此對比，在本實(shí)施例中，熒光燈10的長度對于16W型的是405mm，對于34W型的是858mm，尺寸減小了很多。
下面描述熒光燈10的性能。通過分別施加16W和34W的管輸入點(diǎn)亮具有上述結(jié)構(gòu)的熒光燈10(16W型和34W型)，同時(shí)燈頭210、220向上定向。結(jié)果，16W型和34W型的熒光燈分別具有1320lm和3450lm的光通量，以及82.5lm/W和95.6lm/W的燈效率。與此對比，傳統(tǒng)的快速啟動式直管熒光燈(20W型和40W型)分別具有1230lm和3450lm的總光通量，以及61.5lm/W和86.3lm/W的燈效率。特別地，本實(shí)施例的熒光燈10在燈效率方面具有顯著的提高。
3.制造方法下面簡要地描述電弧管100的制造方法。
通過將一個直的玻璃管纏繞在夾具上形成構(gòu)成電弧管100的電弧管本體110的螺旋構(gòu)型。該夾具為圓柱形狀。夾具的外表面設(shè)置有一形狀相應(yīng)于電弧管100的螺旋構(gòu)型的形狀的凹槽。
在電弧管100的制造方法中，首先準(zhǔn)備一直管形狀的玻璃管，電弧管本體110可由該玻璃管形成。然后將預(yù)定范圍的玻璃管(至少包括計(jì)劃要成為纏繞部分116的一部分)加熱使其軟化。為了加熱的目的，可以使用電爐/煤氣爐、采用氣體燃燒器的加熱裝置或類似物。將玻璃管加熱到比其軟化點(diǎn)約高100℃。注意在本實(shí)施例中，玻璃管由鋇-鍶硅酸鹽玻璃形成，其軟化溫度大約是675℃。
在軟化了預(yù)定范圍的玻璃管之后，將玻璃管的端部放置和固定到上述夾具上。在該固定過程中，將端部放置在夾具上，然后將空氣吹送到放置于夾具的端部，從而使端部冷卻和硬化。
在將玻璃管的端部固定在夾具上之后，使夾具旋轉(zhuǎn)，同時(shí)玻璃管相對于夾具的軸線傾斜。在該過程中，通過將玻璃管的軟化部分引入到凹槽中，使其纏繞在夾具上。
在以螺旋構(gòu)型纏繞在夾具上之后，冷卻玻璃管的軟化部分(即整個玻璃管將從軟化狀態(tài)改變成硬化狀態(tài))。然后從夾具上取下纏繞的玻璃管。沿著與玻璃管纏繞到夾具上的過程中旋轉(zhuǎn)夾具的旋轉(zhuǎn)方向相反的一個方向旋轉(zhuǎn)夾具進(jìn)行該取下過程。
在取下過程之后，去除不需要的玻璃管部分。然后，玻璃管被去除不需要部分(即從玻璃管的最外端部到纏繞部分116的外徑D3的大約一半)的端部被例如氣體燃燒器加熱，以便將端部彎曲到法線方向(參加圖3)。結(jié)果，得到了用于電弧管100的螺旋構(gòu)型的電弧管本體110。
然后，將熒光物質(zhì)120施加到電弧管本體110的內(nèi)表面。將電極130和排氣管150連接于電孤管本體110的端部112，電極140連接于電弧管本體110的端部114。在通過排氣管150將空氣從電弧管本體110中排盡之后，裝入汞和稀有氣體。然后利用切除方法將排氣管150的末端密封，從而形成電孤管100。
4.燈效率本發(fā)明人通過以螺旋構(gòu)型形成電弧管，試圖開發(fā)一種其長度比傳統(tǒng)的直管熒光燈更短的熒光燈，通過減小螺旋構(gòu)型的電弧管本體的纏繞部分的纏繞節(jié)距P1，使進(jìn)一步減小熒光燈的尺寸變得可能。然而，盡管有助于實(shí)現(xiàn)熒光燈的更短長度，但是本發(fā)明人擔(dān)心纏繞節(jié)距的減小可能導(dǎo)致纏繞部分116具有縮短的纏繞部分距離，從而導(dǎo)致來自電弧管100的光在纏繞部分116中被捕獲，并導(dǎo)致燈效率降低。
考慮到這點(diǎn)，進(jìn)行關(guān)于纏繞部分116中纏繞部分的距離對燈效率影響的試驗(yàn)。這里，在試驗(yàn)中使用的電弧管分別通過纏繞在前述章節(jié)“2.具體結(jié)構(gòu)”中描述的玻璃管形成，并具有不同于纏繞節(jié)距P1的纏繞節(jié)距。不用說，電弧管的長度隨纏繞節(jié)距而變。
在試驗(yàn)中，在室溫(即，25℃)下點(diǎn)亮其纏繞部分具有不同于彼此的節(jié)距的熒光燈，通過施加16W的管輸入對每一熒光燈測量總的光通量。圖4示出了利用這樣測量的總光通量計(jì)算的燈效率。圖4中，縱軸表示燈效率，橫軸表示纏繞部分的距離和玻璃管的外徑的比率(該比率在下文稱為“Gt/D1”)。
圖4中，當(dāng)“Gt/D1”的值在0.0至0.2范圍中時(shí)，燈效率隨“Gt/D1”的值的增大迅速提高。當(dāng)“Gt/D1”的值在0.2至0.8范圍中時(shí)，燈效率隨“Gt/D1”的值的增大逐漸地提高。當(dāng)“Gt/D1”的值為0.8或者更大的值時(shí)，即使“Gt/D1”的值增大燈效率也不會增加太多。
上述試驗(yàn)結(jié)果顯示最好是“Gt/D1”具有大于0.2的值，更優(yōu)選地等于或大于0.3。注意如果“Gt/D1”變得大于2.0時(shí)是不期望的，因?yàn)闊晒鉄舻拈L度變得過長，而在大于2.0的范圍燈效率幾乎不增加。
5.照明裝置圖5是示出了采用根據(jù)本發(fā)明的熒光燈的的照明裝置的簡化視圖。圖中，照明裝置被局部剖開，以便顯示其內(nèi)部。
照明裝置300采用了上述的16W型的熒光燈10。
如該圖所示，照明裝置300例如是一種吊燈型，包括裝置本體310，用于向裝置本體310提供電源的電纜320，和可拆卸地固定于設(shè)置在天花板350上的燈線盒的插座330，該插座通過電纜320懸掛裝置本體310。
照明裝置300包括一在其大致中心處具有扁平底部312的燈罩314，一可拆卸地固定于燈罩314中的底部312上的熒光燈10，以及一設(shè)置在底部312處燈罩314的外部的照明電路340，該照明電路340中容納有一個用于點(diǎn)亮熒光燈10的電子鎮(zhèn)流器。
熒光燈10的燈頭210和220與裝置本體310的插座(未示出)連接，同時(shí)電弧管100的軸線定向成沿水平方向。結(jié)果，熒光燈10可拆卸地固定在底部312，并與照明電路340電連接。
注意，電子鎮(zhèn)流器采用一種用于高頻的串聯(lián)反相方法，其包括多種電子部件(圖中未示出)，例如扼流圈、電解電容器、諧振電容器和開關(guān)裝置。
燈罩340的內(nèi)表面例如起到反射性表面的作用，可將從熒光燈10發(fā)出的光反射到期望的方向(到向下的方向以照亮下方)。該反射表面可通過涂覆例如白色顏料或氧化鋁微粒形成。
當(dāng)電子鎮(zhèn)流器點(diǎn)亮熒光燈10時(shí)，在電弧管100的中心部分12處(參見圖5)的管壁溫度將達(dá)到大約60℃-65℃。該中心部分12是管的整個內(nèi)壁的最冷區(qū)。在該管壁溫度下，處于電燈的穩(wěn)定照明狀態(tài)的電弧管100中的汞蒸汽壓力可給出燈效率的最大范圍。后面將給出詳細(xì)描述。
<修改實(shí)例>
到目前為止，已經(jīng)在實(shí)施例的基礎(chǔ)上描述了本發(fā)明。然而不用說，本發(fā)明的內(nèi)容不應(yīng)該限制到作為實(shí)施例而示出的具體實(shí)例。例如，下面的修改實(shí)例也是可能的。
1.關(guān)于電弧管的總體結(jié)構(gòu)在本實(shí)施例中，電孤管100具有這樣一種除燈頭210和220之外沿某一方向繞軸線纏繞的結(jié)構(gòu)。然而，本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。具體說，本發(fā)明可以是其它結(jié)構(gòu)，只要構(gòu)成電弧管100的電弧管本體110具有繞軸線纏繞的纏繞部分116，且電弧管本體110的端部(112和114)定位成沿軸線方向彼此遠(yuǎn)離，同時(shí)纏繞部分116處于兩端部之間。
圖6A-6C是示出了關(guān)于電弧管的結(jié)構(gòu)的修改實(shí)例的視圖。注意，具有與本實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)的元件或類似物賦予相同的參考標(biāo)記。
(a)第一實(shí)例(圖6A)在第一實(shí)例中，電弧管400具有在玻璃管402的中間形成的直管部分406。此外，電孤管400具有兩個分別繞一軸線纏繞的纏繞部分404和408。纏繞部分404對應(yīng)于從直管部分406的一端406a到玻璃管402的一端部402a的一部分玻璃管402。同樣，纏繞部分408對應(yīng)于直管部分406的一端406b到玻璃管402的一端部402b的一部分玻璃管402。
(b)第二實(shí)例(圖6B)第一實(shí)例中的電弧管400具有在中間的一直管部分406，和分別在直管部分406的兩側(cè)的纏繞部分404和408。與此對比，第二實(shí)例的電弧管410具有從玻璃管412的一個端部412a到預(yù)定位置412c的直管部分414。因此，第二實(shí)例的纏繞部分416對應(yīng)于從預(yù)定位置412c到另一端部412b的一部分玻璃管412。
(c)第三實(shí)例(圖6C)第一實(shí)例中的電弧管400具有在中間的一直管部分406，和分別在直管部分406的兩側(cè)的纏繞部分404和408。與此相反，第三實(shí)例的電弧管420具有在玻璃管422中部的一纏繞部分428，和分別在纏繞部分428的兩側(cè)的直管部分424和426。
(d)第一至第三實(shí)例的總結(jié)上述的電孤管400、410、420比第一實(shí)施例的電弧管100更長。但是，第一實(shí)例能夠使在電弧管400的端部比在中部的亮度更大。這將允許在設(shè)計(jì)長度和瓦數(shù)中更大的靈活性。此外，通過使用具有彼此處于不同位置的纏繞部分的熒光燈，能夠產(chǎn)生各種照明場景。
(e)第四實(shí)例(圖7)圖7是示出了關(guān)于電弧管的結(jié)構(gòu)的修改實(shí)例的視圖。注意，在該實(shí)例中，具有與本實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)的元件或類似物賦予相同的參考標(biāo)記。
在所有的實(shí)施例中和第一至第三實(shí)例中，電弧管100、400、410、420分別具有一沿一個方向繞軸線A纏繞的結(jié)構(gòu)。與此相反，在第四實(shí)例中，電弧管430具有這樣一種結(jié)構(gòu)，使得構(gòu)成電弧管430的玻璃管具有兩個沿彼此相反的方向繞軸線A纏繞的纏繞部分。更加具體地，電弧管430配置成使得電弧管本體432包括沿第一方向繞軸線A纏繞的第一纏繞部分434，和沿與第一方向相反的第二方向繞軸線A纏繞的第二纏繞部分436。注意，第四實(shí)例具有兩個纏繞部分(434和436)，然而，也可以具有更多的纏繞部分。
通過分別使用兩個用于第一纏繞部分434和第二纏繞部分436的夾具可以形成具有上述結(jié)構(gòu)的電弧管430。
2.關(guān)于電弧管本體(a)纏繞部分在本實(shí)施例中，電弧管本體110的纏繞部分116以圓形的方式繞軸線A纏繞。更加具體地，從直線軸方向看，電弧管本體110的纏繞部分116的圓周面形成一個圓形。然而，本發(fā)明不限于纏繞部分以圓形的方式繞軸線纏繞的情況。
圖8A和8B是示出了其纏繞部分以不同于圓形方式的方式圍繞軸線纏繞的電弧管的實(shí)例的視圖。
在圖8A中，是沿與軸線垂直的方向看熒光燈，而在圖8B中，是沿軸線方向看熒光燈。
如圖8A和8B所示，熒光燈500具有電弧管510和燈頭550。用于電弧管510的電弧管本體512包括一以三角形方式繞軸線纏繞的纏繞部分516。更加具體地，沿軸線方向看的纏繞部分516的周面形成一個三角形。
注意，纏繞部分516可以以不同于三角形的方式的其它方式繞軸線纏繞。此外，為了使纏繞部分具有上述結(jié)構(gòu)，要求夾具具有可拆開的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)沿軸線方向看熒光燈為規(guī)則的三角形形式時(shí)，“纏繞部分的外徑”表示外接該規(guī)則三角形的圓周C1的直徑D4(參見圖8B)。同樣，當(dāng)沿軸線方向看熒光燈為規(guī)則的多邊形形式時(shí)，“纏繞部分的外徑”表示外接該規(guī)則多邊形的圓周直徑。
當(dāng)沿軸線方向看熒光燈為不同于規(guī)則多邊形的形式(即非圓形式)時(shí)，“纏繞部分的外徑”對應(yīng)于纏繞部分的圓周面上彼此相隔最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離。例如，當(dāng)沿軸線方向看熒光燈為橢圓形的形式時(shí)，“纏繞部分的外徑”表示橢圓的長軸。
如圖8A所示，電弧管本體512的端部514沿軸線方向伸長。燈頭550固定于端部514的末端。燈頭550包括一圓柱形部分522和一對插腳526和528，這對插腳526和528從圓柱形部分522的端壁524沿軸線方向伸長，正如實(shí)施例中的一樣。
應(yīng)該注意，如圖8A所示，如果電弧管本體512的端部514(燈頭550固定于其上)沿軸線方向伸長，熒光燈將具有與傳統(tǒng)的直管熒光燈相似的結(jié)構(gòu)。因此，使用了這種熒光燈的照明裝置也將具有與傳統(tǒng)的照明裝置相似的結(jié)構(gòu)。
(b)端部的形式正如在本實(shí)施例中，在第一修改實(shí)例中的電弧管本體的端部沿與軸線垂直的方向伸長。然而，本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。例如，電弧管本體的端部可以沿軸線方向伸長。圖9示出了另一個實(shí)例。在該實(shí)例中，電弧管本體610的端部612橫穿纏繞中心(即軸線A)，以便沿預(yù)定方向伸長(圖9中向上的方向)。進(jìn)一步地，燈頭210定位在纏繞部分614的周面的外側(cè)。如果燈頭210以上述方式定位在纏繞部分614的周面的外側(cè)(圖9中向上的方向)，當(dāng)點(diǎn)亮熒光燈600時(shí)，燈頭210不會妨礙沿軸線方向發(fā)出的光，這樣將提高總的光通量。
(c)纏繞部分的外徑對于在實(shí)施例中描述的16W型和34W型的在電孤管本體110，纏繞部分116的外徑D3分別是27mm和32mm。然而，外徑D3在16mm至38mm的范圍中是足夠的，包括16mm和38mm。下面解釋其原因。
當(dāng)實(shí)際使用時(shí)，上述結(jié)構(gòu)的熒光燈應(yīng)該看起來像傳統(tǒng)的直管熒光燈的替代物一樣標(biāo)準(zhǔn)，因此其電弧管的外徑應(yīng)該在某一范圍內(nèi)?？紤]到這點(diǎn)，本發(fā)明人進(jìn)行了一個試驗(yàn)，以確定外徑的期望范圍。
在試驗(yàn)中，分別使用具有如實(shí)施例中那樣的9.0mm外徑的玻璃管形成各種螺旋。對于如果螺旋用作直管熒光燈的電孤管的替代物，螺旋是否看起來標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行主觀評價(jià)。
結(jié)果，期望的外徑范圍是如上所述的16mm至38mm，包括16mm和38mm，使得得到的電燈被認(rèn)為是直管熒光燈的替代物。
在上述范圍中，上限值38mm對應(yīng)于最初廣泛使用的快速啟動式直管熒光燈的電弧管的外徑。甚至在現(xiàn)在，還在使用這種110W型的電弧管。
下限值16mm對應(yīng)于可在具有最小管外徑的電弧管本體110中形成的纏繞部分的外徑的最小值。下面在隨后的章節(jié)中給出進(jìn)一步的詳細(xì)描述，它描述了構(gòu)成電弧管本體110的玻璃管的外徑D1。
(d)玻璃管的外徑在上述實(shí)施例中，對于構(gòu)成16W型和34W型電弧管本體的玻璃管的外徑D1分別是9.0mm和10.8mm。然而，外徑D1可以在6.0mm至0.38*D3mm的范圍內(nèi)，其中D3是電弧管本體的螺旋構(gòu)型的外徑(即纏繞部分的外徑)。下面描述將玻璃管的外徑設(shè)定在上述范圍內(nèi)的原因。
如果玻璃管的外徑D1小于6.0mm，得到的電孤管本體110的機(jī)械強(qiáng)度將降低，在移動和運(yùn)輸中會導(dǎo)致破損。此外，還變得難以在具有這種管徑的電弧管本體(玻璃管)中設(shè)置電極。因此，要使其商業(yè)化很困難。
另一方面，如果外徑D1大于將纏繞部分的外徑D3與0.38的乘積，那么玻璃管與纏繞部分的外徑的比率將變得過高，使得難以形成具有期望外徑的纏繞部分。
如上所述，纏繞部分116的外徑D3的上限值限定為38mm。考慮到這點(diǎn)，玻璃管的外徑D1應(yīng)該在6.0mm至14.4mm的范圍中，包括6.0mm和14.4mm。
(e)管壁負(fù)荷在本發(fā)明的熒光燈的開發(fā)中，本發(fā)明人研究了電弧管的管壁負(fù)荷的最佳范圍。原因如下。照明時(shí)的燈效率受汞蒸汽壓力影響，該壓力僅僅由在電弧管的最冷區(qū)處(下文中簡稱為“最冷區(qū)溫度”)確定的管壁溫度。更加具體地，在唯一地由最冷區(qū)溫度確定的汞蒸汽壓力的最佳范圍可以獲得燈效率的最大范圍。電弧管的最冷區(qū)溫度主要由管壁負(fù)荷確定。因此，有必要使管壁負(fù)荷最佳化，從而提高燈效率。注意已經(jīng)熟知的是最冷區(qū)溫度的最佳范圍隨著構(gòu)成電孤管的玻璃管的內(nèi)徑的減小而增加。
從上述原因可知，本發(fā)明人已經(jīng)根據(jù)上述外徑D1的范圍(即6.0mm至14.4mm的范圍)將玻璃管的內(nèi)徑設(shè)定在4.4mm至12.8mm的范圍。這里，玻璃管的典型厚度假設(shè)為0.8mm。在這些條件下，對能夠產(chǎn)生最佳的汞蒸汽壓力的電弧管的最冷區(qū)溫度進(jìn)行檢測，其結(jié)果是大約55℃-65℃。
同時(shí)，該熒光燈具有基本上與傳統(tǒng)的快速啟動式直管熒光燈相同的光通量。考慮到這點(diǎn)，在研究管壁負(fù)荷和燈效率的關(guān)系的試驗(yàn)中，為了改變管壁負(fù)荷，在保持Gt/D1的比率為1.0的同時(shí)，改變電極之間的距離。試驗(yàn)結(jié)果顯示管壁負(fù)荷的最佳范圍是0.07W/cm2至0.16W/cm2。
注意，已經(jīng)熟知的是電燈的壽命隨著管壁負(fù)荷減小而增加。關(guān)于這點(diǎn)，一試驗(yàn)結(jié)果揭示了具有最佳范圍的管壁負(fù)荷的電燈具有至少與傳統(tǒng)的直管熒光燈相同的使用壽命。
(f)玻璃管的形式在所有的實(shí)施例和修改實(shí)例中，玻璃管的橫向剖面的形式基本上為圓形。然而，本發(fā)明不限于這種橫向剖面的形式。例如，玻璃管的橫向剖面的形式可以是橢圓形。
下面描述如何限定電弧管的纏繞部分的距離，該電弧管的玻璃管的橫向剖面形狀是橢圓形。當(dāng)玻璃管的長軸是Da，短軸是Db時(shí)，利用“(Da+Db)/2”的值替換“D1”的值可以獲得纏繞部分的距離。具體地，纏繞部分的距離Gt應(yīng)該如此設(shè)置，使得Gt/{(Da+Db/2)}滿足下面的關(guān)系。
0.2＜Gt/{(Da+Db)/2}≤2.0一種產(chǎn)生橢圓形橫向剖面形狀的玻璃管的方法是制造一種其凹槽的橫向剖面形狀是橢圓形的夾具。
3.其他問題在實(shí)施例中描述的電燈具有和傳統(tǒng)的20W和40W的快速啟動式直管熒光燈相同的光通量。然而，本發(fā)明的電燈還能夠用作其它的除20w型和40w型以外的直管熒光燈的替代物。在這種情況下，有必要使電燈的總光通量與相應(yīng)的直管熒光燈相等。為此，便利的是使用具有上述結(jié)構(gòu)的螺旋電弧管，因?yàn)樵诓桓淖儤?gòu)成電弧管的玻璃管的管徑的情況下，改變電弧管的電極之間的距離是可能的。
因此，當(dāng)將本發(fā)明用于替換幾種不同類型的傳統(tǒng)的直管熒光燈時(shí)，僅僅改變電弧管的長度是足夠的，而不用分別改變構(gòu)成電孤管的玻璃管的直徑。如果在不同的電弧管中玻璃管的管徑一致，則非常有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)置在電弧管本體的兩端的電極座的通用性，或者實(shí)現(xiàn)用于鎮(zhèn)流器的反相電路的通用性，因?yàn)樵诒稽c(diǎn)亮的電燈中的電流可以一致。
4.關(guān)于熒光物質(zhì)上面的實(shí)施例僅僅描述了一種將本發(fā)明應(yīng)用于所謂的熒光燈的情況，該熒光燈的電弧管包含涂覆在電弧管的內(nèi)表面上的熒光物質(zhì)。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用于在其內(nèi)表面上不包含熒光物質(zhì)的電弧管，或者應(yīng)用于使用了這種電孤管的電燈上。換句話說，本發(fā)明可以應(yīng)用于低壓汞燈的電弧管，或者是低壓汞燈。
盡管參考附圖作為實(shí)例已經(jīng)完全描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該注意對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，各種變化和修改將是顯而易見的。因此，除非這種變化和修改脫離了本發(fā)明的范圍，否則它們都應(yīng)該解釋為包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電弧管，包括由玻璃管形成的電弧管本體，所述電弧管本體包括至少一個通過螺旋地繞一軸線纏繞部分玻璃管形成的纏繞部分，玻璃管的端部定位成彼此遠(yuǎn)離，同時(shí)纏繞部分沿軸向方向處于端部之間；以及設(shè)置在電弧管本體的端部的電極，其中沿軸線方向看纏繞部分的外徑在16mm至38mm的范圍內(nèi)，包括16mm和38mm。
2.如權(quán)利要求1所述的電弧管，其中在纏繞部分中，玻璃管以一恒定半徑繞一軸線纏繞。
3.如權(quán)利要求1所述的電弧管，其中當(dāng)纏繞部分的外徑是D3(mm)時(shí)，玻璃管的外徑D1(mm)滿足6.0mm≤D1≤D3*0.38mm。
4.如權(quán)利要求2所述的電弧管，其中當(dāng)纏繞部分的外徑是D3(mm)時(shí)，玻璃管的外徑D1(mm)滿足6.0mm≤D1≤D3*0.38mm。
5.如權(quán)利要求1所述的電弧管，其中在纏繞部分中，玻璃管可纏繞多次，當(dāng)玻璃管的外徑是D1(mm)時(shí)，在沿軸向方向相鄰的纏繞部分中的兩個玻璃管部分之間的最短距離Gt(mm)滿足0.2＜Gt/D1≤2.0。
6.如權(quán)利要求4所述的電弧管，其中在纏繞部分中，玻璃管可纏繞多次，當(dāng)玻璃管的外徑是D1(mm)時(shí)，在沿軸向方向相鄰的纏繞部分中的兩個玻璃管部分之間的最短距離Gt(mm)滿足0.2＜Gt/D1≤2.0。
7.一種低壓汞燈，包括一由電弧管本體和設(shè)置在電弧管本體的端部的電極形成的電弧管；分別設(shè)置在電弧管的端部并向電極提供電源的燈頭，其中電弧管本體包括一通過螺旋地繞一軸線纏繞部分玻璃管形成的纏繞部分，玻璃管的端部定位成彼此遠(yuǎn)離，同時(shí)纏繞部分沿軸向方向處于所述端部之間；以及沿軸線方向看纏繞部分的外徑在16mm至38mm的范圍內(nèi)，包括16mm和38mm。
8.如權(quán)利要求7所述的低壓汞燈，其中在纏繞部分中，玻璃管以一恒定半徑繞一軸線纏繞。
9.如權(quán)利要求7所述的低壓汞燈，其中當(dāng)纏繞部分的外徑是D3(mm)時(shí)，玻璃管的外徑D1(mm)滿足6.0mm≤D1≤D3*0.38mm。
10.如權(quán)利要求9所述的低壓汞燈，其中當(dāng)纏繞部分的外徑是D3(mm)時(shí)，玻璃管的外徑D1(mm)滿足6.0mm≤D1≤D3*0.38mm。
11.如權(quán)利要求7所述的低壓汞燈，其中在纏繞部分中，玻璃管可纏繞多次，當(dāng)玻璃管的外徑是D1(mm)時(shí)，在沿軸向方向相鄰的纏繞部分中的兩個玻璃管部分之間的最短距離Gt(mm)滿足0.2＜Gt/D1≤2.0。
12.如權(quán)利要求10所述的低壓汞燈，其中在纏繞部分中，玻璃管可纏繞多次，當(dāng)玻璃管的外徑是D1(mm)時(shí)，在沿軸向方向相鄰的纏繞部分中的兩個玻璃管部分之間的最短距離Gt(mm)滿足0.2＜Gt/D1≤2.0。
13.如權(quán)利要求7所述的低壓汞燈，其中電弧管的管壁負(fù)荷在0.07W/cm2至0.16W/cm2的范圍中，包括0.07W/cm2和0.16W/cm2。
14.如權(quán)利要求12所述的低壓汞燈，其中電弧管的管壁負(fù)荷在0.07W/cm2至0.16W/cm2的范圍中，包括0.07W/cm2和0.16W/cm2。
15.一種包括如權(quán)利要求7或權(quán)利要求14所述的低壓汞燈的照明裝置。
全文摘要
一種低壓汞燈，具有由螺旋構(gòu)型的電弧管本體和在電弧管本體的端部設(shè)置的電極形成的電弧管；以及提供電源給電極的燈頭。電弧管由玻璃管形成，該玻璃管在沿軸線A的方向前進(jìn)的同時(shí)，圍繞軸線A纏繞。玻璃管的兩端定位成彼此遠(yuǎn)離，同時(shí)纏繞部分沿軸線A的方向處于兩端部之間。沿軸線A的方向看纏繞部分的外徑的范圍是16mm至38mm。
文檔編號H01J61/70GK1674207SQ20051005941
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日
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