专利名称：具有缩短总体长度的电弧管和制造电弧管的方法以及低压汞灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过将玻璃管卷绕成双螺旋而形成的双螺旋电弧管，以及制造电弧管的方法和包括该电弧管的低压汞灯。
背景技术：
在当今节省能源的时代，已经作出许多努力开发低压汞灯。特别是，显示出高发光效率和长寿命的特别紧凑的自镇流荧光灯的荧光灯作为白炽灯的替代光源正在引起人们的注意。紧凑的自镇流荧光灯包括通过弯曲玻璃管并在该玻璃管中密封电极形成电弧管。
这种电弧管具有双螺旋结构。作为实例，带有双螺旋结构的电弧管可以如下形成(a)将玻璃管在其大致中间位置弯曲以便形成其弯曲部分以及两个从弯曲部分延伸到玻璃管两端的螺旋部分。(b)围绕相同轴线螺旋卷绕该螺旋部分，以及(c)使得玻璃管的端部大致与该轴线平行。在这种电弧管中，电极插入并密封在玻璃管的端部，该端部制成大致平行于螺旋部分围绕的轴线(此后称为“螺旋轴线”)。
这种双螺旋电弧管具有优于通过连接多个U形玻璃管形成的电弧管。假设该电弧管两者占据相同的预定空间，该优点在于双螺旋电弧管内的电极之间的距离可大于通过连接多个U形玻璃管形成的电弧管。另外，可以采用薄的玻璃管(管外直径大约为9mm)形成这种双螺旋电弧管，并且在螺旋轴线的方向上玻璃管的相邻螺旋之间的间隙设置在1mm。为此，围绕该螺旋轴线形成的螺旋数量可以增加而不增加电弧管的总体长度。以此方式，可以获得其电极之间的距离长的电弧管，因此使得紧凑自镇流的荧光灯产生与白炽灯所产生亮度等同的亮度。
尽管近年来已经降低尺寸，包括双螺旋电弧管的传统紧凑自镇流荧光灯始终比白炽灯大。此事实已经成为广泛推广这种紧凑自镇流荧光灯的障碍。作为这些问题的具体实例，当其总体长度长于白炽灯长度的传统紧凑自镇流荧光灯设置在为白炽灯设计的现有照明装置中时，该灯的顶部从照明装置中伸出。
因此，第一现有技术提出总体长度缩短的紧凑自镇流荧光灯，即包括总体长度缩短的电弧管的灯。该电弧管通过以相同节距从其弯曲部分到其端部螺旋卷绕玻璃管形成，而不使该端部平行于该螺旋轴线，并将电极密封该端部内。第二现有技术提出一种紧凑自镇流荧光灯，其中玻璃管的平行部分(端部)不在螺旋轴线的方向上弯曲，而是在向内方向上弯曲，如日本特开平专利申请号H9-17378所述。
但是按照第一现有技术，玻璃管从弯曲部分延伸到玻璃管两端的部分围绕螺旋轴线螺旋卷绕并因此(a)玻璃管端部和(b)在螺旋轴线的方向上靠近该端部的玻璃管部分之间的间隙有大约1mm窄。这种狭窄的间隙不能为在端部内密封电极提供足够的空间，使得在端部内密封电极的操作困难。另外，加热端部以便在其中密封电极造成玻璃管相邻部分加热并因此造成这些相邻部分变形或熔化并粘接到该玻璃管的端部上。这种变形的电弧管作为废品处理。
按照第二现有技术，该玻璃管的端部在向内方向上弯曲。在这种灯中，因此不同于第一现有技术，(a)玻璃管端部和(b)靠近该端部的玻璃管部分之间的间隙不变窄。但是，这些向内弯曲的端部相互靠近，不能为在其中密封电极提供足够的操作空间。采用这种小操作空间，在端部内密封电极的操作困难。
发明内容
考虑到以上问题，本发明旨在提供一种电弧管，该管具有比传统电弧管更短的总体长度并可提供用于在玻璃管端部密封电极的足够操作空间，其中传统电弧管具有平行于该螺旋轴线延伸的玻璃管的端部。本发明同样旨在提供一种制造该电弧管的方法以及提供一种包括该电弧管的低压汞灯。
本发明的目的可通过一种电弧管实现，其包括在其大致中间位置弯曲并从该中间位置到其两端围绕轴线卷绕以便具有螺旋结构的玻璃管；以及一对密封在玻璃管两端的电极，其中(a)端部之一附近的螺旋部分和(b)该轴线方向上的相邻螺旋部分的节距设置成大于其他相邻螺旋部分的节距以便使得该一端和该相邻螺旋部分之间的间隙变宽。
应该注意到这里“轴线方向”指的是平行于玻璃管围绕其卷绕的轴线的方向(此后称为“螺旋轴线”)。按照此结构，(a)玻璃管端部和(b)靠近该端部的玻璃管部分之间的间隙变宽，因此例如增加在玻璃管端部内密封电极的操作空间，并同样在该玻璃管的端部加热以便在其中密封该电极时防止靠近玻璃管端部的玻璃管部分加热到高温。
这便于电极密封在玻璃管端部内。另外，与其中玻璃管的端部平行于其螺旋轴线的传统电弧管相比，该电弧管可在螺旋轴线的方向上减小尺寸，尽管(a)玻璃管的端部和(b)靠近该端部的玻璃管部分之间的间隙大于玻璃管其他相邻部分之间的间隙。
同样，该电弧管的玻璃管可以具有设置在(a)与密封在该一端内的电极的顶部相对应的位置和(b)离开该一端的端面1/2圈的围绕该轴线形成的螺旋的位置之间的弯曲区域，该玻璃管在该轴线的方向上在该弯曲区域处弯曲，使得在该一端附近的螺旋部分和相邻螺旋部分之间的间隙逐渐从该弯曲区域向该一端变宽。
因此，在该玻璃管的端部内的螺旋节距可容易增加。
另外，在电弧管中，在该轴线方向上(a)在该玻璃管弯曲的位置和(b)该弯曲区域的位置之间的该玻璃管相邻螺旋部分之间的间隙可以在0.5mm或更多并小于3mm的范围内，该一端和该相邻螺旋部分之间的间隙可以在3mm～12mm之间。同样，在电弧管中，玻璃管的管内直径可以在5mm～9mm之间。
因此，如果此电弧管用于例如紧凑自镇流荧光灯，紧凑自镇流荧光灯可具有与白炽灯的尺寸大致相同的尺寸。
在另一方面，用于本发明电弧管的制造方法是如下形成电弧管的方法，即通过在大致其中间位置弯曲玻璃管并围绕一轴线从该中间位置到其两端卷绕玻璃管以便形成双螺旋，并且在该玻璃管的两端密封一对电极，该制造方法包括以下步骤沿形成在心轴外周上的双螺旋形凹槽卷绕通过加热变软的玻璃管；从该心轴上取下卷绕成双螺旋的玻璃管；使得(a)该玻璃管每端的密封部分附近的螺旋部分和(b)该轴线方向上的相邻螺旋部分的节距大于其他相邻螺旋部分的节距以便使得该密封部分和相邻螺旋部分之间的间隙变宽；并且将电极在该玻璃管的两端处密封在密封部分内。
按照此结构，(a)该玻璃管的密封部分和(b)靠近该密封部分的玻璃管部分之间的间隙增加，因此例如增加用于在该密封部分内密封电极的操作空间，并同时防止当该玻璃管的密封部分加热以便将电极密封其中时靠近该玻璃管密封部分的玻璃管部分加热到高温。这使得容易将电极密封在该玻璃管的密封部分内。
另外，与其中玻璃管的端部平行于其螺旋轴线制成的传统电弧管相比，该电弧管可在螺旋轴线的方向上减小尺寸，尽管(a)该玻璃管的密封部分和(b)靠近该密封部分的玻璃管部分之间的距离大于该玻璃管的其他相邻部分之间的间隙。
另外，在使得该密封部分附近的螺旋部分的节距大于其他相邻螺旋部分的节距的步骤中，在卷绕方向上离开该密封部分的端面预定圈数螺旋的玻璃管部分可加热到高于该玻璃管软化点并低于该玻璃管的操作温度的温度，并且该玻璃管的加热部分可以在该轴线的方向上弯曲使得该密封部分附近的螺旋部分和相邻螺旋部分之间的间隙从该加热部分向该密封部分逐渐变宽。
因此，在该玻璃管的密封部分内的螺旋节距可便于增加。
另外，在密封该电极的步骤中，该玻璃管的密封部分可以加热到等于或小于比玻璃管操作温度高120℃的温度，使得电极密封在该密封部分内。
因此，该电极可容易密封在该玻璃管的密封部分内。
同样，本发明的低压汞灯包括所述本发明的电弧管。
因此，该电弧管的总体尺寸可变短，因此使得汞灯的总体尺寸变短。
另外，在低压汞灯中，该电弧管的总体尺寸可以使得外直径在34～40mm之间的范围内并且长度在50～90mm的范围内。
因此，通过将本发明应用到例如紧凑自镇流荧光灯中，紧凑自镇流荧光灯可具有与白炽灯的尺寸大致相同的尺寸。这种紧凑自镇流荧光灯因此可用于为白炽灯设计的照明装置中。
另一方面，低压汞灯可包括覆盖该电弧管的泡体，该电弧管可通过导热构件热连接到泡体上。
因此，在稳定照明状态下可以降低电弧管的温度增加。
同样，在低压汞灯中，泡体的最大外直径可以是60mm或更小。
因此，通过将本发明应用到例如紧凑自镇流荧光灯中，该紧凑自镇流荧光灯可具有与白炽灯的尺寸相同的尺寸。这种紧凑自镇流荧光灯因此可用于为白炽灯设计的照明装置中。
本发明的这些和其他目的、优点和特征将从以下结合
本发明特定实施例的说明书中得以明白。
在附图中图1是表示与本发明实施例相关的紧凑自镇流荧光灯的总体结构的前视图，其中局部切去；图2是表示与该实施例相关的电弧管结构的前视图，其中局部切去；图3A～3C表示与该实施例相关的电弧管的制造过程；图4A～4C表示与该实施例相关的电弧管的制造过程；图5表示在螺旋轴线的方向上从该玻璃管的端部观看的图4A所示状态下的玻璃管；以及图6表示应用本发明的荧光灯。
具体实施例方式
参考
与低压汞灯相关的本发明优选实施例，本发明应用于紧凑自镇流的荧光灯中。
1.紧凑自镇流荧光灯的结构图1是表示与本发明相关的紧凑自镇流荧光灯的总体结构，其中局部切去。紧凑自镇流荧光灯1是作为100W白炽灯替代的21W灯。这里应该明白100W白炽灯具有60mm的最大外直径以及110mm的总长度。
如图所示，紧凑自镇流荧光灯1包括卷绕成双螺旋的电弧管2，用于启动电弧管2的电子镇流器3，包括电子镇流器3并具有底座5的壳体4以及覆盖电弧管2的泡体6。
电弧管2从壳体4的开口在向下方向上(在与底座5相对的方向上)延伸。形成电弧管2的玻璃管9在其大致中间位置弯曲以便形成弯曲部分92，使得玻璃管9的端部91a和91b定位在壳体4内。电极连接在玻璃管9的端部91a和91上(见图2)。在玻璃管9中例如单独地封装汞。
电弧管2通过例如硅胶(未示出)的粘合剂由保持件41保持，其中端部91a和91b放置在保持件41内。基体31连接在保持件41的后侧(在设置底座5的一侧)。用于启动电弧管2的电子部件连接到基体31上。这里应该明白这些电子部件形成电子镇流器3。此电子镇流器3采用串联转换器方法，其电路效率是91％。
壳体4由合成树脂制成并具有管形，其直径越靠近其底端越大。保持件41放置在壳体4的开口内，使得设置电子镇流器3的保持件41一侧在壳体4内定位在后部。保持件41的周边部分通过粘合剂(未示出)固定在壳体4的内壁上。E26型底座5连接在与壳体4的开口相对一侧的壳体4的顶端上。这里应该注意底座5和电子镇流器3之间的电连接在图1中未示出。
泡体6设置成覆盖电弧管2。泡体6的开口设置在壳体4的开口内，并且位于开口侧的泡体6的端部通过粘合剂固定在壳体4的内壁上。泡体6和壳体4构成封壳。紧凑自镇流荧光灯1的总体长度“L0”是115mm。
由于是用于白炽灯的灯泡的情况，泡体6由具有其结构高度柔性的玻璃材料制成，并呈“A”形状。泡体6的最大外直径“D0”是60mm。
泡体6在其内壁处的底端62和电弧管2的底端通过由透明硅胶制成的导热构件15相互热连接。采用此结构，即使当紧凑自镇流荧光灯1照明时电弧管的温度增加，电弧管2内的热量通过导热构件15传递到泡体6。因此，可降低电弧管2的温度增加，特别是降低电弧管2底端的温度增加。
以下是为何可以降低电弧管2底端的温度增加的原因。电弧管2内的汞蒸气压力可有效地通过降低电弧管2的最凉的部分94的温度来降低。在与本实施例相关的双螺旋电弧管2的情况下，最远离电极的电弧管2部分(即电弧管2的底端)是电弧管2的最凉的部分94。
这里应该注意此最凉的部分94与玻璃管9的弯曲部分92的中央部分相对应。弯曲部分92的中央部分形成为向导热构件15膨胀，以便增加与导热构件15的接触区域。
图2是表示电弧管2的结构的前视图，其中局部切去。
玻璃管9具有由弯曲部分92、第一螺旋部分93a和第二螺旋部分93b制成的双螺旋结构。第一螺旋部分93a从玻璃管9的一端(例如端部91a)开始并围绕轴线“A”(螺旋轴线)向设置在图中电弧管2的底端处的弯曲部分92螺旋卷绕。第二螺旋部分93b从弯曲部分92开始并围绕轴线“A”向玻璃管9的另一端(例如端部91b)螺旋卷绕。第一和第二螺旋部分93a和93b一起形成6.5圈的围绕螺旋轴线“A”的螺旋。电弧管2的外直径“φt”是38mm。
玻璃管9的每个第一和第二螺旋部分93a和93b围绕螺旋轴线“A”以预定角度“α0”(在本实施例中大约78°)相对于螺旋轴线“A”螺旋卷绕。第一和第二螺旋部分93a和93b保持与螺旋轴线“A”的固定距离。在垂直于螺旋轴线“A”的方向的平面中，观察到玻璃管9是同心圆的形状，其中螺旋轴线“A”是其中心。这里应该注意到玻璃管9的管轴线和螺旋轴线“A”之间的固定距离可以在此后称为“螺旋半径”。
同样，第一螺旋部分93a和第二螺旋部分93b在螺旋轴线“A”方向上的相邻螺旋的节距“Pt”(此后称为“螺旋节距”)是10mm。特别是螺旋节距是第一螺旋部分93a截面中心(玻璃管的管轴线)和第二螺旋部分93b截面中心(玻璃管的管轴线)之间的距离。第一螺旋部分93a和第二螺旋部分93b的相邻螺旋之间的间隙是大约1mm。
另一方面，玻璃管9的端部91a和91b同样以如下方式围绕螺旋轴线“A”螺旋卷绕，使得端部91a和91b内的螺旋节距逐渐增加。玻璃管9的每个端面99(图中只表示端部91a的端面)和在螺旋轴线“A”的方向上靠近端面99的螺旋之间的距离“Sg”是大约5mm。
为了更加明确，玻璃管9的每个端部91a和91b在与弯曲部分92相对的螺旋轴线方向上并在该卷绕方向(卷绕螺旋延伸的方向)上离开端面99与大约1/4圈螺旋相对应的距离的位置处弯曲。包括每个端部91a和91b弯曲位置的区域此后称为“弯曲区域”。由于这种弯曲区域设置在每个玻璃管9的端部91a和91b内，螺旋节距从弯曲区域向端面99逐渐增加。
玻璃管9的端部91a和91b相对于螺旋轴线“A”处于预定角度“α”(本实施例大约70°)。这里应该注意电弧管2的总体长度“Lt”是大约80mm。
例如锶-钡硅化物玻璃的软质玻璃(其软化点是682℃并且操作温度是1020℃)用来作为玻璃管9的材料。玻璃管9具有7.4mm的管内直径和9.0mm的管外直径。
在玻璃管9的端部91a和91b中密封电极7和8。使用由钨制成的灯丝线圈作为电极7和8。这些电极7和8以如下状态放置在玻璃管9中，使得它们通过球玻璃72(通过“球玻璃安装方法”)临时固定。用于电极7和8的导线7a、7b、8a和8b密封在玻璃管9的端部91a和91b中。此结构使得玻璃管9气密密封。
这里应该注意到用于将玻璃管9内部排气的排气管85连接到玻璃管9的一端上(这里是端部91b)，并与电极8一起密封其中。玻璃管9内的电极7和8之间的距离(电极间距)是670mm。
在玻璃管9内，大约5mg的汞进行单独封装并且例如氩和氖混合物(氖在混合气体内容积比是大约25％)的稀有气体通过排气管85在400Pa下封装。
这里，将要封装在玻璃管9的汞应该采用如下形式，即在照明操作期间通过单独封装在玻璃管9内的汞表示汞蒸气压力值。作为实例，汞锌合金可封装在玻璃管9中。
这里稀土磷95施加在玻璃管9的内表面上。这里使用的磷95是三种类型的磷的混合物，其分别释放红、绿和兰光，例如Y2O3:Eu，LaPO4:Ce，Tb和BaMg2Al16O27:Eu，Mn。
以下描述紧凑自镇流荧光灯1的照明性能。首先，当紧凑自镇流荧光灯1在稳定照明状态下照明时，其底座5向上定向，光通量是15201m并且光效率是701m/W或更高。
这种701m/W或更高的光效率的原因可如下考虑。电弧管2的最凉部分94和泡体6在其内壁的底端62通过导热构件15相互热连接。因此，在稳定照明状态下的电弧管2的最凉部分94的温度大致相同于与玻璃管9内的汞实现最大光通量的汞蒸气压力相对应的温度。同样，与以汞齐形式使用汞的紧凑自镇流荧光灯相比，由于单独封装汞，改善了紧凑自镇流荧光灯1的光通量增加特性。
2.电弧管的制造方法1)将玻璃管形成双螺旋以下描述将玻璃管110卷绕成双螺旋的方法。图3A～3C和4A～4C是描述双螺旋电弧管制造过程的附图。图5表示在螺旋轴线“A”的方向上从玻璃管的端部观看的图4A状态下的玻璃管。
(i)软化玻璃管的方法首先，直的玻璃管110如图3A所示设置。玻璃管110具有圆形截面、7.4mm的管内直径以及9.0mm的管外直径。玻璃管110的中间部分(至少包括玻璃管110将卷绕成双螺旋的部分)在电或气炉120中加热，如图3A所示。玻璃管110加热到等于或高于玻璃管110软化点温度(675℃)，使得玻璃管110软化。
(ii)卷绕和取下玻璃管的方法软化的玻璃管110从炉120中取出，并以如下方式放置在心轴130上，即其大致中间部分114与心轴130的顶部对齐，如图3B所示。接着，心轴130使用驱动装置(未示出)(在图中方向“B”上)转动。这导致软化玻璃管110围绕心轴130卷绕。玻璃管110的大致中间部分114形成弯曲部分，该部分为说明起见给出参考标号114。
在心轴130的外周上形成凹槽131以便围绕心轴轴线(等于螺旋轴线)卷绕形成双螺旋，在心轴轴线的方向上螺旋节距是10mm。通过转动心轴130，软化玻璃管110沿凹槽131螺旋卷绕。在玻璃管110围绕心轴130卷绕期间，例如氮的气体在控制的压力下输入玻璃管110使得玻璃管110的截面保持在大致圆形下。
玻璃管110在卷绕心轴130上的状态下保持一段时间以便冷却。随着冷却，玻璃管110从其软化状态返回硬化状态。接着，心轴130在与卷绕转动方向(方向“B”)相反的方向上转动，使得玻璃管110可从心轴130上取下。从心轴130取下的玻璃管110具有如图3C所示的双螺旋结构。
(iii)切割玻璃管的方法从心轴130取下的玻璃管110的不需要的部分以玻璃管110的螺旋圈数是6.5的方式进行切割。在此阶段，玻璃管110具有双螺旋结构，其中螺旋节距从弯曲部分114到端部113是均匀的10mm(见图4A)。
(iv)进一步间置端部的方法切割玻璃管110的端部113将被弯曲的区域例如使用气体燃烧器加热。端部133将被弯曲的区域位于在卷绕方向(卷绕螺旋延伸的方向)上离开端部113的端面115与大约1/4圈螺旋相对应的距离的位置处。该区域此后称为“弯曲形成区域”。如图4A所示，在弯曲形成区域加热之后，玻璃管110的端部113在方向“C”上牵拉，该方向是螺旋轴线“A”的方向。因此，端部113进一步与靠近端部113的螺旋(此后简单称为“相邻螺旋”112)间隔开，使得端面15和相邻螺旋112之间的距离(特别是端面115和相邻螺旋112外周之间在螺旋轴线“A”方向上的距离)变成5mm，如图4B所示。
由于图5表示在螺旋轴线“A”的方向上从玻璃管110的端部113观看的图4A状态下的玻璃管110，弯曲形成区域111a设置在设置弯曲部分的方向上离开端部113的端面115(同样适于其他端部)与大约1/4圈螺旋相对应的距离的位置处。换言之，弯曲形成区域111a设置在如下位置，即线“L1”和线“L2”形成大约90°角度。线“L1”是连接端部115的管轴线“D”和螺旋轴线“A”的线。线“L2”是连接螺旋轴线“A”和弯曲形成区域111a的线。
如上所述，弯曲形成区域111a形成“弯曲区域111b”。
在间置期间，从其端面115延伸到弯曲形成区域111a的玻璃管110的整个端部113不加热，但只有弯曲形成区域111a局部加热到比玻璃管110的软化点高大约100℃的温度(即大约775℃)。
靠近弯曲形成区域111a的螺旋112靠近弯曲形成区域111a，其中的间隙是1mm。但是，对于弯曲形成区域111a加热到775℃，相邻螺旋112的温度即使增加也不达到高于玻璃管110的软化点的温度。因此，不出现相邻螺旋112的热变形。
此外，玻璃管110的端面115进一步在螺旋轴线“A”的方向上从相邻螺旋112间隔开大约5mm。弯曲区域111b位于如下位置，即在卷绕方向上离开端面115与1/4圈螺旋相对应的距离。因此，弯曲形成区域111a在螺旋轴线“A”的方向上只涉及小的弯曲，其中残留应力在弯曲区域111b很小。由此，在已经卷绕成双螺旋的玻璃管110上实施退火可以不仅消除其中的残留应力而且消除弯曲区域111b的残留应力。
2)在玻璃管中密封电极的方法磷施加在已经如所述形成双螺旋的玻璃管110的内表面上。接着电极7和8密封在玻璃管110的两端(图4只表示端部113)。尽管以下只描述用于在玻璃管110的端部113密封电极8的方法，相同的方法可适于在玻璃管110的另一端密封电极7。
首先，制备其中灯丝线圈73通过球玻璃安装方法由一对导线8a和8b支承的电极8。电极8以如下方式插入玻璃管110的端部113，即端面115和灯丝线圈73的顶部之间的距离是大约15mm。以此方式将电极8和导线8a和8b一起插入其中，采用气体燃烧器将端部113加热到高于操作温度100℃的温度(即1120℃)。接着，当端部113进入熔化状态，端部113与导线8a和8b一起夹紧并密封。
这里由于玻璃管110的端面115与相邻螺旋112的外周间隔开5mm，当玻璃管110的端部113加热到1120℃以便将电极8密封其中时，相邻螺旋112不加热到高温。因此，防止相邻螺旋112软化和变形。另外，由于玻璃管110的端部113在螺旋轴线“A”的方向上与相邻螺旋112间隔开，设置用于密封电极8的足够操作空间，因此使得密封电极8的操作有效进行。
所述方法完成电弧管2的制造。这里应该注意到排气管85在玻璃管110的端部113内与密封在端部113内的电极8一起密封。通过此排气管85，汞和稀有气体封装在玻璃管110中。这里应该注意到玻璃管110的端部113与图2的玻璃管9的端部91b相对应。
3.其他1)进一步间置端部的方法(i)玻璃管端面和相邻螺旋之间的距离在本实施例中，玻璃管110的端面115和在螺旋轴线“A”的方向上靠近端面115的螺旋112之间的距离是5mm。此距离可在3～12mm的范围内设置成任何值。如果此距离短于3mm，玻璃管110的端面113和相邻螺旋112之间的距离变得狭窄使得不能提供足够用于将电极8插入和密封在端部113的操作空间。
另一方面，如果此距离长于12mm，可以提供大的用于将电极8插入和密封在玻璃管110的端部113内的操作空间，但电弧管的总体长度“Lt”变得与其中玻璃管的端部平行于其螺旋轴线制成的传统自镇流荧光灯的电弧管的总体长度一样大。
(ii)弯曲区域的加热温度当玻璃管110的端面113进一步从相邻螺旋112间隔开时弯曲形成区域111a加热的温度根据用于玻璃管110的材料的软化点确定。最好是该加热温度等于或高于软化点并且低于该操作温度。更优选的是该加热温度等于或低于比该软化点高120℃的温度。
这是由于在弯曲形成区域111a处将被软化以便弯曲的玻璃管110在弯曲形成区域111a的温度低于软化点时不能平滑弯曲。
另一方面，尽管玻璃管110可以在高于操作温度的温度下进入软化状态。采用这种温度，玻璃管110的粘度降低，因此使其难以保持玻璃管110的形状。在此情况下，操作性能显著下降。尽管弯曲形成区域111a可以加热到高于软化点120℃的温度以便在弯曲形成区域111a弯曲玻璃管110，但为了实现该温度需要许多能量、增加成本并消耗很长时间，因此导致生产率下降。
(iii)弯曲区域的位置最好是玻璃管110的弯曲区域111b定位(a)在放置在玻璃管110内的电极在其插入方向的最顶部(即灯丝线圈73在其插入方向的最顶部)以及(b)在卷绕方向上离开玻璃管110的端面与1/2圈螺旋相对应的距离的位置上。
这是由于以下原因。如果弯曲区域110b离开玻璃管110的端面115的距离短于电极8插入玻璃管110的部分的长度(本实施例是大约15mm)，玻璃管110内的灯丝线圈73在其插入方向上的最顶部与弯曲区域111b接触，或当玻璃管110的端部113加热时灯丝线圈73可加热到高温。如果这种情况发生，施加在灯丝线圈73顶部的发射体可蒸发。
另一方面，如果弯曲区域111b离开玻璃管110的端面115的距离长于与1/2圈螺旋相对应的距离，降低了电极8密封在端面113的位置精度，因此在密封电极8的过程中降低生产效率。
(iv)密封电极的方法玻璃管110进行加热以便在玻璃管110的端部113内密封电极8的温度根据用于玻璃管110的材料的操作温度确定。最好是加热温度等于或高于该操作温度，并且等于或低于比操作温度高120℃的温度。
这是由于以下原因。玻璃管110熔化使得电极8密封其中，因此，电极8在玻璃管110的温度低于操作温度时不能密封。
另一方面，尽管玻璃管110可以加热到比操作温度高120℃的温度以便将电极8密封其中，但为了实现该温度增加成本并需要很长时间，因此导致生产效率降低。
(变型)尽管本发明根据以上实施例进行描述，本发明的内容不局限于以上实施例所述的特定实例。例如，可以进行以下变型。
1.电弧管泡体的外形尽管所述实施例描述如下情况，其中紧凑自镇流荧光灯包括覆盖电弧管的泡体，本发明可适于不包括泡体的紧凑自镇流荧光灯。没有泡体的紧凑自镇流荧光灯比包括泡体的紧凑自镇流荧光灯略小。通过将本发明应用到这种没有泡体的紧凑自镇流荧光灯上，灯的电弧管可进一步在螺旋轴线上降低尺寸，并因此紧凑自镇流荧光灯的总体长度可相应缩短。
另外，在没有外管的紧凑自镇流荧光灯的情况下，灯的电弧管的外直径具有少量增加的空间。通过增加电弧管的外直径，该极间距离可制成更长，因此改善灯的照明效率。同样，没有外管的紧凑自镇流荧光灯可成形为产生与相应的白炽灯产生的亮度等同的亮度，其总体长度短于白炽灯的长度。采用本发明，因此，增加设计电弧管的灵活性以及进一步增加设计紧凑自镇流荧光灯的灵活性。
2.切割和取下玻璃管的方法所述实施例描述了如下情况，其中在电弧管制造方法中，已经形成双螺旋的玻璃管的不需要的部分首先切割掉，并接着加热弯曲形成区域(在端部内离开端面一定距离的区域)，使得形成该弯曲区域，以便进一步将玻璃管的端部与玻璃管相邻螺旋间隔开，接着在玻璃管的内表面上施加磷。作为选择，弯曲形成区域111a可首先加热，使得弯曲区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进行切割并接着可以施加磷。
作为选择，弯曲形成区域111a可以加热使得弯曲区域在玻璃管形成双螺旋之后形成，施加磷并接着切割玻璃管的不需要部分。简而言之，电极可在弯曲区域形成之后密封在玻璃管的端部。
最好是磷在玻璃管形成电弧管的最终形状之后施加。这是由于如果其中已经施加磷的电弧管弯曲时磷可发生裂纹或脱落。在双螺旋形状的外直径很小时磷的裂纹或脱落特别显著。在所述实施例的电弧管的尺寸的情况下，最好是在磷施加其上之后不弯曲玻璃管。
3.电弧管的材料所述实施例描述如下情况，其中锶-钡硅化物玻璃用来作为玻璃管的材料，但其他材料可以用于玻璃管。例如，碱石灰玻璃(软化点为690℃，操作温度为1005℃)、铅玻璃(软化点为615℃，操作温度为955℃)和钡硅化物玻璃(软化点683℃，操作温度为1031℃)可以用于玻璃管的材料。
4.相邻螺旋之间的间隙所述实施例描述如下情况，其中第一螺旋部分和第二螺旋部分的相邻螺旋之间的间隙是1mm。但是，此间隙可以设置成0.5或更大并小于3mm的范围内的任何值。
间隙值的范围由以下原因确定。相邻螺旋之间的间隙小于0.5mm将难以将玻璃管形成双螺旋。另一方面，间隙是3mm或更大，玻璃管端部和相邻螺旋之间的间隙变宽是不需要的。
5.玻璃管管直径和电弧管的内直径所述实施例描述如下情况，其中玻璃管的内直径是7.4mm。但是，可以使用具有5～9mm的范围内任何值的管内直径的玻璃管。如果管内直径小于5mm，难以将电极插入玻璃管。另一方面，如果管内直径大于9mm，灯不能具有与相应白炽灯的亮度等同的亮度。
最好是电弧管的总体尺寸使其外直径在34～40mm的范围内并且其长度在50～90mm的范围内。这是由于以下原因。在本发明的电弧管用于作为白炽灯的替代的紧凑自镇流荧光灯的情况下，具有大于40mm外直径以及大于90mm长度的电弧管比白炽灯更大，由此具有小于34mm外直径以及小于50mm长度的电弧管不能产生与白炽灯产生光通量等同的光通量。
简而言之，具有所述特定总体尺寸的电弧管的紧凑自镇流荧光灯可具有与白炽灯的电弧管的尺寸相同的尺寸并可产生与白炽灯产生的光通量等同的光通量。因此，这种紧凑自镇流荧光灯可用于为白炽灯设计的现有的照明装置中。
6.连接电极的方法所述实施例描述如下情况，其中电极通过密封的方式连接在玻璃管的端部内。但是，电极可通过其他方式连接其中。例如，可以采用使用电极连接其上的扩口管的扩口方法。
7.玻璃管的端部所述实施例描述如下的情况，其中玻璃管的螺旋节距在玻璃管的两端增加。但是，例如，玻璃管的螺旋节距可以只在玻璃管的一端部增加。
在这种情况下，如果玻璃管的另一端形成与螺旋轴线平行，电弧管不能螺旋轴线的方向上减小尺寸。但是，如参考第二现有技术所述，通过在向内方向而不是在平行于螺旋轴线的方向上弯曲玻璃管的另一端部(以便靠近螺旋轴线)，电弧管可以在螺旋轴线的方向上减小尺寸。在玻璃管的一端部围绕螺旋轴线卷绕而玻璃管的另一端部相对于螺旋轴线的方向向内弯曲的情况下，每个端部可在其中提供更大的用于连接电极的空间。
8.弯曲区域所述实施例描述如下情况，其中玻璃管在与弯曲部分相对的螺旋轴线的方向上弯曲的弯曲区域设置在卷绕方向上离开玻璃管端面与大约1/4圈螺旋相对应的距离的位置上。但是可以设置两个或多个弯曲区域。
为更加简明，玻璃管端部内的螺旋节距可以设置成以如下方式增加，即玻璃管的每个端部和在螺旋轴线的方向上靠近该端部的螺旋之间的间隙在朝向每个端部的端面的方向上以逐步方式变宽。采用如此设置的多个弯曲区域，可以产生如所述实施例产生的相同效果。同样在(a)放置在玻璃管内的电极在其插入方向上的最顶部和(b)在加卷绕方向上离开该玻璃管的端面与1/2圈螺旋相对应的距离的位置之间的位置上设置两个或多个弯曲区域。
9.其他尽管所述实施例描述了与100W白炽灯相对应的紧凑自镇流荧光灯，本发明当然可以适于与40W白炽灯和60W白炽灯相对应的其他紧凑自镇流荧光灯。在这种其他灯的情况下，电弧管的总体长度(即玻璃管的螺旋数量)可以相应改变。
10.低压汞灯尽管所述实施例描述紧凑自镇流荧光灯作为本发明低压汞灯，本发明当然可以适于其他的灯，其中一个实例是图6所述的荧光灯。
图6所示的荧光灯100包括电弧管110、保持件130、壳体140、泡体150和单底座160。电弧管110具有双螺旋结构，其中玻璃管120朝其两端卷绕成双螺旋。保持件130是具有底部的柱形形状并保持电弧管(特别是，玻璃管120的两端)。壳体140在其内壁包括保持件130。泡体150覆盖电弧管110。单底座160设置在供应以电流的照明装置的插口内(例如GX10q类型的底座)。
荧光灯100不同于所述实施例描述的紧凑自镇流荧光灯1，其中电子镇流器不包括在保持件130和壳体140内，并且底座160不是用于常规紧凑自镇流灯的螺口类型的底座。
尽管本发明已经通过参考附图的实例进行完全说明，将注意到对于本领域技术人员可明白多种变型和改型。因此，除非这种变型和改型偏离本发明的范围，它们将认为是包括在本发明中。
权利要求
1.一种电弧管，其包括大致在其中间位置弯曲并围绕轴线从该中间位置到其两端卷绕以便具有双螺旋结构的玻璃管，一对密封在该玻璃管两端的电极，其中(a)该端部之一附近的螺旋部分和(b)在该轴线的方向上相邻螺旋之间的节距设置成大于其他螺旋部分的节距以便使得在该一端和该相邻螺旋部分之间的间隙变宽。
2.如权利要求1所述的电弧管，其特征在于，该玻璃管具有设置在(a)与密封在该一端处的电极的顶部相对应的位置和(b)离开该一端的端面1/2圈的围绕该轴线形成的螺旋的位置之间弯曲区域，该玻璃管在该轴线的方向上在该弯曲区域处弯曲，使得该一端附近的螺旋部分和相邻相邻部分之间的间隙从该弯曲区域向该一端逐渐变宽。
3.如权利要求2所述的电弧管，其特征在于，在该轴线的方向上在(a)该玻璃管弯曲的位置和(b)该弯曲区域的位置之间的该玻璃的相邻螺旋部分之间的间隙在0.5mm或更大并小于3mm的范围内。
4.如权利要求1所述的电弧管，其特征在于，该玻璃管的管内直径只在5mm～9mm的范围内。
5.一种用于通过在其大致中间位置弯曲玻璃管并围绕轴线从该中间位置到其两端卷绕以便具有双螺旋结构来形成的电弧管并在该玻璃管的两端密封一对电极的制造方法，该制造方法包括如下步骤沿以双螺旋的形式形成在心轴的外周上的凹槽卷绕通过加热软化的玻璃管；从该心轴取下卷绕成双螺旋的玻璃管；使得(a)该玻璃管的每端处的密封部分附近的螺旋部分和(b)在该轴线的方向上相邻螺旋部分的节距大于其他相邻螺旋部分的节距以便使得该密封部分和相邻螺旋部分之间的间隙变宽；以及将电极密封在该玻璃管的两端处的密封部分内。
6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在使得该密封部分附近的螺旋部分的节距大于其他相邻螺旋部分的节距的步骤中，在卷绕方向离开该密封部分的端面预定圈数的螺旋的玻璃管部分加热到高于玻璃管软化点并小于玻璃管操作温度的温度，并且该玻璃管的加热部分在该轴线的方向上弯曲，使得该密封部分附近的螺旋部分和相邻螺旋部分之间的间隙从该加热部分向该密封部分逐渐变宽。
7.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在密封该电极的步骤中，该玻璃管的密封部分加热到等于和低于比该玻璃管的操作温度高120℃的温度，使得该电极密封在该密封部分中。
8.一种包括权利要求1～4之一所述的电弧管的低压汞灯。
9.如权利要求8所述的低压汞灯，其特征在于，该电弧管的总体尺寸使得外直径在34mm～40mm的范围内，长度在50mm～90mm范围内。
10.如权利要求8所述的低压汞灯，其特征在于，其包括覆盖该电弧管的泡体，其中该电弧管通过导热构件热连接到该泡体上。
11.如权利要求10所述的低压汞灯，其特征在于，该泡体的最大外直径是60mm或更少。
全文摘要
一种通过在其大致中间位置弯曲玻璃管并围绕轴线从该中间位置到其两端卷绕以便具有双螺旋结构并在该玻璃管的两端密封电极来形成的电弧管。该端部之一附近的螺旋部分和在该轴线的方向上相邻螺旋之间的节距设置成大于其他相邻螺旋部分的节距以便使得在该一端和该相邻螺旋部分之间的间隙变宽。
文档编号H01J9/24GK1469420SQ0314129
公开日2004年1月21日 申请日期2003年6月12日 优先权日2002年6月12日
发明者板谷贤二, 饭田史朗, 矢吹达浩, 朗, 浩 申请人:松下电器产业株式会社