专利名称：形成冷点区的方法和具有这种冷点区的放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在放电灯的放电管上形成一个冷点区的方法。本发明还涉及一种具有一个冷点区的放电灯，其中所述冷点区是由一个位于所述放电管的一端处的管状延长部分构成的。
背景技术：
本领域中公知的低压放电灯多种多样。这些灯的大多数是所谓的紧凑型荧光灯。这些灯包括一个放电管。所述放电管的内表面由一种通常称为荧光粉的冷光材料覆盖，该冷光材料一般也称为光粉。在受到紫外线激励时，所述荧光粉发射可见光。紫外线是由充在所述放电管中的水银气体与两个电极之间所发生的放电相互作用而产生的。为此，某些低压放电灯含有少量水银。为了获得最大量的光输出，要求对汞蒸汽进行调节并使其稳定在一个很好定义的分压力上。通过下述方法能够实现这一要求在所述放电管上形成一个所谓的冷点或冷室，并在该冷点中选定一个适当的温度，该冷点是所述气体放电管在所述灯工作期间的最冷位置。过剩的汞凝结在该冷点中，自动调节了汞的分压力。这样，所述冷点的温度影响着该放电管中汞的分压力，然后该分压力直接对灯的光输出产生影响。
一般来说，在40-45C°的冷点温度下，具有充汞放电管的紧凑型荧光灯得以调整为提供最大光输出。通常将所述灯的冷点区设计成位于所述放电管的一部分上，该位置离所述灯的驱动电子装置相对较远，这些电子装置易于产生额外的热量。例如，通常在所述放电管的顶部形成一个冷点区。不过，与灯座在上的定位方式相比，这会导致在灯座在下的定位方式(即，当灯座低于所述放电管时)下，紧凑型荧光灯可能会损失高达20％的光输出，这是因为从所述电子装置和所述放电管中上升的热量会加热灯的所述冷点区，从而所述冷点的温度会增加到不符合要求的程度。
美国专利第4,549,251号公开了一种放电灯，该放电灯具有一个弯曲成一种特殊形状的放电管。在该放电管的一端设置有一个长的管状延长部分。这个延长部分的作用是作为用于汞冷凝的冷却区。所述管状延长部分是排气管的残留部分，后者在制造期间用于排空所述放电管。使用固体玻璃顶端封口封闭该排气管的顶端。对排气管的长度进行选择以提供所述冷点的最佳温度，这在美国专利第4,549,251号中进行了说明。
美国专利第4,329,166号公开了一种自动顶端封口设备，该设备是为进行低压放电灯排气管的顶端封口而专门设计的。这样一种设备能够实现具有约1mm的壁厚的排气管的密封。这一已知设备是为了提供该排气管顶端部分的一致厚度而特意设计的，并没有教导或提示该排气管的非一致厚度是有益的。
我们已经发现，那些给出冷点区的已知方法无法符合设计成以灯座在下的方式工作的紧凑型荧光灯的要求，此时该放电灯的端部隐藏在灯壳中。即使提高了灯壳的通风能力，该排气管的厚度也会造成无法实现热量从所述冷点充分散失。首先，对所述排气管的长度有着实际应用限制，因为较长的排气管在制造或其它处理过程中容易破碎。其次，即使具有相对较长的排气管，来自放电容积的热负荷也大于通过排气管玻璃壁实现的热散失。
因此，存在着对具有更加有效冷却的冷点区的放电灯的需求，这种更加有效冷却的冷点区使得所述灯能够以基本任意的状态进行工作，而不会有任何显著的光输出损耗。还存在着对制造这种放电灯的方法的需求。我们试图提供一种方法，以及给出所需的有效冷却的冷点区，该方法相对简单并且不需要昂贵的元件和复杂的制造设备，并且可以将该方法以直截了当的方式结合到各种类型的现有生产线中。
发明内容
在本发明的一个示范性实施例中，提供了一种在放电灯的放电管上形成冷点区的方法。按照该方法，形成一个放电管，并且在所述放电管的至少一端部上形成一个管状延长部分。该管状延长部分具有小于所述放电管端部的直径。在所形成的所述管状延长部分中，所述管状延长部分的自由端远离所述放电管端部延伸。在所述管状延长部分上形成一个厚度减小了的部分。将所述厚度减小了的部分形成为一个隔膜。
在本发明的另一个方面的示范性实施例中，提供了一种放电灯，包括一个放电管，具有位于所述放电管端部的一个管状延长部分。所述管状延长部分是如此形成的所述管状延长部分的自由端远离所述放电管端部延伸。所述管状延长部分具有小于所述放电管端部的直径，并且所述管状延长部分还包括一个厚度减小了的部分。所述厚度减小了的部分是一个隔膜。
在本发明的另一个方面的示范性实施例中，提供了一种具有一个管状延长部分的放电管，该管状延长部分位于所述放电管的一端部。所述管状延长部分包括一个厚度减小了的部分，其中所述厚度减小了的部分是一个隔膜，所述隔膜是由所述管状延长部分的材料形成的。
所公开的方法和灯确保在所述管状延长部分的一端部上得到一个具有足够低的温度的冷点区。按照本方法形成的隔膜具有一个极薄的壁，这确保了直接位于隔膜附近的区域内有良好的散热，并有效冷却所述管状延长部分的端部处的小空间。这个小空间足以用作冷点区。由于其小的尺寸及其位置，所述管状延长部分端部处的所述薄隔膜不会损害所述放电管的整体机械强度。使用现有生产线上的生产设备能够轻松的实现本方法。
现在将参照附图对本发明进行介绍，其中，图1是具有螺旋型放电管的低压放电灯处于灯座在下的状态时的侧视图，图2是图1中所述灯的端部部分的放大截面图，具有排气管的剩余部分和冷点区，图3表示按照本发明的方法的一个实施例在所述放电管上形成冷点区的第一个步骤，图4到6示意性地示出了所述方法的实施例的后续步骤，以放大的比例示出了在所述隔膜形成的不同阶段期间图3的放电管端部上的排气管，图7是图1所示的放电灯的灯壳沿着图1的平面VII-VII截取的截面图。
具体实施例方式
现在参照图1和图2。图中示出了一种低压放电灯1，该放电灯1具有一个有两个螺旋管部分21，22的螺旋形放电管2。这样的放电灯1一般也称为紧凑型荧光灯，并且在本领域中是公知的，它可以具有各种不同的管形状。该放电管2构成了一个用于放电过程的密封的放电室。灯壳4罩住放电管2的端部31，并且还安装着该灯的电接点8、9。
灯丝14嵌藏在放电管2的端部31中。导线10、12将灯丝14连接到灯壳4中的适当的电路16(也见附图7)上。在放电管2中保存有适当的低压气体。放电管2的内表面涂布有薄层荧光粉，在受到紫外线的激励时，该荧光粉薄层发光。所述紫外线是由放电管2中的气体所含的汞在放电作用下产生的，其中放电是通过与该放电灯1的灯壳4中的电路16相连的灯丝14维持的。这种结构本身也是公知的。
如附图2中清楚所见，所述放电管2设置有一个管状延长部分18，它位于所述放电管2的端部31处。该管状延长部分18具有比该放电管2的直径小的多的直径。该管状延长部分18的自由端41远离所述放电管延伸。该管状延长部分18是一个排气管28，更准确地说，它是在制造过程中残留在该放电管2上的排气管28的一部分。附图2中所示的排气管28稍有弯曲，其原因将在后面参照附图7进行解释，不过，在其它实施例中，它也可以是直的或者更加弯曲。
如附图2中清楚所见，所述排气管28在其自由端41处由一个隔膜38加以密封。这个隔膜38是由与所述排气管28相同的材料形成的，典型地是玻璃。从后面的说明中可以理解，这个隔膜38或薄膜构成了所述管状延长部分的一个厚度减小了的部分36，该部分36位于该管状延长部分18的端部41。术语“隔膜”表示，所述管状延长部分18的这个厚度减小了的部分36的壁厚非常之小，以致在垂直于其表面的方向上，其机械支撑能力可以忽略不计，并且其只能包含平行于其表面的力，就如同由柔韧性材料制成的隔膜一样。不过，该隔膜38仍然能够经受住外界大气压，部分原因是由于其弯曲的形状，这种形状是后面参照附图3到附图6解释的制造方法的结果。
紧挨着所述隔膜38实际上是该隔膜38的内表面26附近的空间24，是所述放电灯1的冷点区。该隔膜38非常薄，其厚度可以是大约0.1mm乃至更小的量级。因此，与所述放电管2和所述排气管28的其它内部部分相比，即使在所述灯1工作期间，该隔膜38本身及其朝向空间24的表面26也将会具有相当接近环境温度的温度。结果，该隔膜38的内表面26理想地适于作为冷点。与具有正常壁厚的排气管封闭端部相比，排气管28中的该隔膜的构造能够将该冷点温度降低6-9C°。这还归功于将该隔膜38定位得尽可能地远离灯丝14。例如，本实施例中，所述管状延长部分18，即，所述排气管28的长度可以是30mm，不过该长度一般为8-20mm，该长度取决于所述放电管2的尺寸以及所述灯的其它参数，例如额定光输出、预计应用的场合等等。一般来说，所述放电管的直径处于8-20mm之间，而所述排气管28的长度为管直径乃至更大的数量级。管状延长部分18的直径可以介于2-5mm之间。由于该管状延长部分18具有比所述放电管2端部31处的直径Dt小的直径De，因此所述隔膜38的直径也仍然相当小，因此它将基本上不会削弱该放电管的机械强度。此外，隔膜38实际上可以位于所述排气管28之内，如附图2中所示的实施例那样，并因此能够很好地防止机械撞击。
现在转过来看附图3到6。图中示出了能够实现在一个诸如附图1中的放电灯1这样的放电灯的放电管2上形成冷点区的方法的步骤。
该方法从以公知的方式形成一个放电管2开始。在形成该放电管2的同时或随后，在该放电管2的至少一个端部31上形成一个管状延长部分18。至少在该放电管端部31的区域内，将该管状延长部分18形成为具有小于该放电管2的直径Dt的直径De。有利的是，如上面所述的那样，利用一个排气管28作为该放电管2的管状延长部分18。将该管状延长部分18形成为该管状延长部分18的自由端41远离该放电管2的端部31延伸。这样一种具有一个排气管28的放电管2的结构在本领域中是公知的，它还包括连接线10、12和灯丝14，就不在这里进行详细解释和说明了。
在本发明的一个实施例中，厚度减小了的部分36设置在所述管状延长部分18上，即，在本方案中的排气管28上。将这个厚度减小了的部分36形成为一个隔膜38(也见附图2)。有利的是，使用所述管状延长部分18的材料将该隔膜38形成在该管状延长部分18的自由端41上。
这样一种隔膜38可以通过参照附图4到6图解说明的制造过程形成，这些附图示出了所述排气管28的自由端41。首先，在所述放电管2的内部空间34和环境压力之间建立一个压差。在实践中，这是借助经所述排气管28或者经另外的放电管开口排空所述放电管2来实现的。这一排空是通过一个标准真空设备(未示出)的连接法兰50来表示的。必须注意排空放电管2(更精确地说，是排空并充入低压气体)是标准灯制造过程的一部分。在这一步骤的最后，所述放电管的内部压力约为4毫巴。
在排空之后或者甚至与该排空部分同时地，在需要制作隔膜38的位置处，对所述管状延长部分18的自由端41进行加热。这一加热过程是由公知的方法实现的，最好使用喷灯40的火焰42进行加热。在能量充足的条件下，加热能够熔融所述管状延长部分19的材料。一般来说，所述放电管2是由玻璃制成的，所以使用标准玻璃加工厂设备就能够实现加热和熔融，例如类似于美国专利第4,329,166号中所公开的设备。
随着所述管状延长部分28的材料在受到火焰42加热的位置处熔融，在所述放电管2的内部空间34与外部大气压间的压差的作用下，由该熔融的材料产生了一个气泡状构形37。附图4和5表示，随着所述排气管28的材料的熔融，其壁33首先向内鼓起，直到该鼓起部分达到相对侧的壁35(见附图5)。火焰42其后还将熔融所述相对侧的壁35，分离了分别连接在所述排气管2和所述法兰50上的所述排气管的两部分28′，28″(见附图6)。在此期间，熔融的玻璃材料将继续呈现气泡状构形37，该气泡状构形37开始向所述排气管28内鼓起。
大家明白，所述气泡状构形37并不需要是一个完整的气泡，而是仅仅包含由熔融的材料形成的弯曲表面，此处这个弯曲表面的形状几乎完全是由施加于其两侧的压力、材料的粘度和拉伸强度以及其固定周边的形状决定的，类似于吹肥皂泡的形状。这样，该气泡状构形37的壁构成了一个隔膜38或薄膜。这个隔膜38是由所述管状延长部分18的熔融材料形成的。
在产生了该气泡状构形37之后，将所述管状延长部分18的材料冷却到低于熔融温度，从而使所述隔膜38固化。如果所述放电管2没有任何其它开口，则在形成所述隔膜38的同时实现了该已排空放电管2的密封。毫不费力地，通过形成气泡状的形状，所述隔膜38将会自动呈现极其适合于抵抗所述放电管2内的空间34和环境压力之间的压差的形状。而且，该隔膜38会轻微地向所述排气管28的内部缩回，从而保护该隔膜38免受外部机械作用的影响。使用这种方法制成的隔膜可以非常的薄，在0.1mm甚至更小的数量级。
从所述排空设备上取下所述放电管2，这样就以一种单一的加工步骤实现了所述排气管2的密封和所述隔膜38的形成，只需要不超过几秒的时间。通过精确地调整加工参数，能够调节所述隔膜38的厚度及其向所述排气管28中缩回的深度。附图2和7所示的排气管28的弯曲，可以在所述隔膜38形成之前、期间或之后进行。
要注意的是，惯常的加工方法是使用两个乃至多个相对的火焰来为排气管封口，或者是在使用一个单个火焰进行加热的同时旋转所述排气管。而在这里提出的方法中，建议只使用一个单一的火焰，并且不要旋转所述排气管28。不过，其它技术也适合于制作所公开的隔膜38。
在制成了所述排气管2之后，将其安装到灯壳4上。现在参照附图7，该图中示出了灯壳4的放大截面图。如该图中所见，所述灯壳4套封着所述放电管2的端部31，并因此也套封着所述管状延长部分18的端部41，即，所述排气管28的端部。在该附图中还可看出，所述排气管28是弯曲的，以适应该灯壳4，更精确地讲是适应所述灯壳的内部空间。为了使所述排气管28的自由端41处的冷点区上的热负载最小，所述灯壳4设置有一个隔板60。这个隔板60将该灯壳4的内部空间分割成第一空间部分64和第二空间部分62，因此所述隔板60将这两个空间部分62，64彼此分隔开来。该第一空间部分64容纳着所述驱动电路16，而该第二空间部分62套封着连接着所述管状延长部分18的所述放电管2的端部31。这样，由驱动电路16产生的热量至少部分地实现了与所述排气管28的端部41上的冷点区的隔离。
通过在所述灯壳4上，至少在所述第二空间部分62的区域中，设置通风口66，使所述放电管2冷点区的冷却得到了进一步的强化。不过，也可以为套封着所述电路16的所述第一空间部分64设置这样的通风口66，如附图7所示的实施例所图示说明的。
本发明并不局限于实施例所示出和公开的内容，而是其它的元件、改进和改变也包含在本发明的范围之内。例如，本领域的技术人员都清楚，所述管状延长部分并不必须是所述放电管的排气管，虽然这是最优选的方案，而是可以在所述放电管上设置一个能够单独给出隔膜的管状延长部分。而且，可以在放电管的两端上都设置一个隔膜。这样的冷点区可以不仅形成在螺旋形灯上，而且可以形成在所有类型的紧凑型荧光灯上。所述隔膜还可以形成在相当短的排气管顶端封口上。
权利要求
1.一种放电灯，包括放电管(2)；位于所述放电管一端的管状延长部分(18)，所述管状延长部分(18)的直径(De)小于所述放电管端部(31)的直径(Dt)，所述管状延长部分(18)的自由端(41)远离所述放电管端部(31)延伸，其特征在于所述管状延长部分(18)还包括厚度减小了的部分(36)，所述厚度减小了的部分(36)是隔膜(38)。
2.按照权利要求1所述的放电灯，其中，所述隔膜(38)是由所述管状延长部分(18)的材料形成的。
3.按照权利要求1或2所述的放电灯，其中，所述管状延长部分(18)是排气管(28)。
4.按照权利要求1-3中任一项所述的放电灯，其中，所述隔膜(38)密封了所述排气管(28)的端部(41)。
5.按照权利要求1-4中任一项所述的放电灯，其中，所述灯(1)包括灯壳(3)，所述灯壳(3)套封着所述管状延长部分(18)的端部(41)。
6.按照权利要求5所述的放电灯，其中，所述灯壳(3)套封着所述灯(1)的驱动电路，所述灯壳(3)还包括隔板(60)，所述隔板(60)将容纳着所述驱动电路的第一空间部分(64)与容纳着至少一个放电管端部(31)和一个相连的管状延长部分(18)的第二空间部分(62)分隔开。
7.按照权利要求5或6所述的放电灯，其中，所述灯壳(3)还包括至少位于所述第二空间部分(62)的区域中的通风口(66)。
8.按照权利要求1-7中任一项所述的放电灯，其中，所述隔膜(38)的厚度约等于或小于0.1mm。
9.按照权利要求1-8中任一项所述的放电灯，其中，所述管状延长部分(18)的长度介于8～20mm之间。
10.按照权利要求1-9中任一项所述的放电灯，其中，所述放电管(2)的直径(Dt)介于8～20mm之间。
全文摘要
本发明公开了一种在放电灯的放电管(2)上形成冷点区的方法。按照该方法，形成放电管(2)，并且在放电管(2)的至少一端上形成管状延长部分(18)。该管状延长部分(18)的直径小于放电管(2)端部的直径。在所形成的管状延长部分(18)中，管状延长部分(18)的自由端远离放电管(2)端部延伸。在管状延长部分(18)上形成一个厚度减小了的部分(36)。厚度减小了的部分(36)形成为隔膜(38)。本发明还公开了一种放电灯，包括放电管(2)，具有位于放电管(2)一端部的管状延长部分(18)。管状延长部分(18)的直径小于放电管(2)端部的直径，并且管状延长部分(18)还包括厚度减小了的部分(36)。厚度减小了的部分(36)是隔膜(38)，最好由管状延长部分(18)的材料形成。
文档编号H01J9/24GK1551286SQ20041003437
公开日2004年12月1日 申请日期2004年4月14日 优先权日2003年4月16日
发明者雅诺什·巴杰诺克, 安德拉斯·霍瓦思, 桑多尔·卢卡克斯, 卢卡克斯, 斯 霍瓦思, 雅诺什 巴杰诺克 申请人:通用电气公司