专利名称：小发光管及其芯棒和生产方法以及低压水银灯和照明装置的制作方法
技术领域：
本申请基于日本专利申请No.2003-310788，其内容通过引用结合于本文中。
本发明涉及一种形成为从中部朝向端侧变宽的螺旋体的发光管、低压水银灯、照明装置、芯棒以及该发光管的生产方法背景技术传统上存在有用于通用照明目的的荧光灯，其使用了圆形发光管(在下文中这类荧光灯称为“圆形荧光灯”)。大部分这种圆形荧光灯具有18瓦到40瓦的额定灯瓦数，它们的使用很广泛。
近来十分需要能够制造更小的圆形荧光灯。其原因是，如果圆形荧光灯能制成为更小，那么荧光灯将固定于其上的照明装置也能够制成为更小。
在西德专利No.871927和西德专利No.860675的说明书中公开了一种小于传统圆形发光管的发光管。所公开的发光管是通过将玻璃管从其中心到两端围绕着螺旋体的轴线(下面称为“螺旋轴线”)而卷绕成一个从中心到两端变宽的双螺旋结构来形成的。
具体地说，通过将软化状态下的玻璃管卷绕在切出于具有大致圆锥形状的芯棒的周边表面上的双螺旋形沟槽上，便可形成双螺旋形发光管的本体(在本说明书的下文中，“软化状态下的玻璃管”将称为“软化玻璃管”)。芯棒周边表面中的沟槽切成为在与芯棒轴线正交的方向上为下凹的，并且朝向该轴线。此外，沟槽形成为半圆形的下凹形状，从而可与玻璃管的一半圆周相接触。应当注意的是，采用该芯棒形成为双螺旋结构的发光管本体将成形为使其玻璃管围绕着芯棒轴线而卷绕在芯棒上，并且该轴线将是发光管本体和发光管的螺旋轴线。
沟槽在芯棒轴线的延伸方向(该方向称为“高度方向”)上的节距大于卷绕在芯棒上的玻璃管的外径。因此就存在着一个问题，即当从与螺旋轴线正交的方向来看发光管本体时，在螺旋轴线的延伸方向(该方向也称为“高度方向”)上的相邻玻璃管之间存在着间隙。
更具体地说，传统的圆形荧光灯通常固定在已安装于天花板等上的照明装置中，因此它最好比较薄。与此相反，采用上述芯棒来形成的发光管虽然具有比用于圆形荧光灯的传统发光管更小的外径，但其具有较大的高度(即厚度)。这使得很难采用这种发光管来代替传统的圆形荧光灯。
另外，假定玻璃管的截面被穿过截面中心的高度方向上的直线一分为二。那么芯棒的沟槽的截面具有这样的形状，其与玻璃管截面上的更接近芯棒轴线的半圆周相接触。因此，当将所卷绕的玻璃管从芯棒中取出来时，就必须沿着与卷绕玻璃管时所用的旋转方向相反的方向来旋转芯棒或所卷绕的玻璃管。这使得发光管本体的生产比较麻烦，并且需要包括有用于旋转这类芯棒或玻璃管的驱动装置的复杂生产装置。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的第一目的是提供一种发光管，其外径比传统圆形荧光灯的外径更小，其在螺旋轴线的延伸方向上的尺寸与圆形荧光灯的相应尺寸一样小，并且提供一种制成为比传统圆形荧光灯更小的低压水银灯。本发明的第二目的是提供一种整体尺寸制成为较小的照明装置。此外，本发明的第三目的是提供一种用于形成这种小发光管的芯棒。最终，本发明的第四目的是提供一种用于生产这类小发光管的生产方法。
为了实现上述第一目的，根据本发明的发光管具有由玻璃管制成的发光管本体，玻璃管围绕轴线从中部朝向至少一个端部卷绕起来，以便形成一个在轴向方向上从中部朝向端部变宽的螺旋体；以及分别密封在发光管本体的端部处的电极，在从轴向方向来看发光管本体时，在正交于轴线的方向上相互间相邻的任两个玻璃管部分之间存在有间隙，并且在从正交于轴线的方向来看发光管本体时，在轴向方向上相邻的任两个玻璃管部分相互间重叠。
应当注意的是，“在从轴向方向来看发光管本体时”意味着以视线与轴向方向相重合的方式来看发光管本体。类似的“在从正交于轴线的方向来看发光管本体时”意味着以视线与正交于轴线的方向相重合的方式来看发光管本体。这也适用于本说明书中的任何类似的表达。
通过上述结构，在轴向方向上相互间相邻的两个玻璃管部分相互间重叠，其处于这样的状态，即从正交于轴线的方向看去时，这两个玻璃管部分中的更接近于端部的那个玻璃管部分位置处于另一玻璃管部分的外侧。因此，发光管可以制成为在轴向方向上更小。因此，如果重叠量比较大，就可以得到一种高度与传统用于圆形荧光灯的发光管的高度相当的发光管。
此外，为了实现第一目的，根据本发明的低压水银灯可具有这样一种发光管，除了为实现第一目的所需的结构外，其还可具有以下特征中的一个或多个在从正交于所述轴线的方向来看发光管本体时，任两个玻璃管部分的重叠小于玻璃管外径的0.5倍；玻璃管的内径处于6.5毫米到9.6毫米的范围内且包括端值；以及灯泡壁负载设定为处于0.10瓦/平方厘米到0.22瓦/平方厘米的范围内且包括端值。通过这一结构，所得的发光管具有较小的高度，因此低压水银灯也相应地制成为较小。
此外，为了实现上述第二目的，根据本发明的照明装置具有包括了如上所述的任一种发光管的低压水银灯。通过这一结构，所得的低压水银灯具有较小的高度，因此照明装置也相应地制成为较小。
为了实现上述第三目的，根据本发明的芯棒具有锥形主体，其用于在主体上从中部朝向至少一个端部来卷绕软化玻璃管，从而将发光管本体形成为在芯棒主体的轴向方向上从中部朝向端部变宽的螺旋体，其中主体设有用于保持住卷绕玻璃管的沟槽，该沟槽在任一截面上至少在处于卷绕状态的玻璃管中的最接近芯棒轴线的圆周点处与处于卷绕状态的玻璃管相接触，沟槽中的从该圆周点朝向主体的顶部延伸的一部分平行于该轴线或朝向该轴线呈倾斜，沟槽在轴向方向上的节距小于玻璃管的外径。这里，“锥形”包括底部为椭圆形(包括圆形)的锥体，还包括底部为多边形的锥体。另外，这里所用的“沟槽”用于保持住卷绕在主体上的玻璃管，因此其形状并不限于特定的形状。例如，沟槽的截面(在沿着正交于沟槽的延伸方向的方向上切开时的截面)可以是右三角形，或者是弧形。不用说也知道，沟槽的截面也可以是这些形状的变型。在具有上述结构的芯棒中，沟槽在芯棒轴向方向上的节距小于玻璃管的外径。因此，在通过卷绕在芯棒上而形成的发光管本体中，在从正交于轴线的方向来看发光管本体时，在轴向方向上相邻的任两个玻璃管部分均相互间重叠。因此，发光管可制成为在轴向方向上更小。此外，沟槽在任一截面中至少在处于卷绕状态的玻璃管中的最接近于芯棒轴线的圆周点处与卷绕状态下的玻璃管相接触，沟槽中的从该圆周点朝向主体的顶部延伸的一部分平行于该轴线或朝向该轴线呈倾斜。因此，卷绕在芯棒上的玻璃管可容易地从芯棒上取下来，只需将它们在芯棒的轴向方向上分开即可。
为了实现上述第四目的，根据本发明的生产方法可用于生产一种由玻璃管制成的发光管，其中玻璃管围绕轴线从中部朝向至少一个端部卷绕起来，以便形成一个在轴向方向上从中部朝向端部变宽的螺旋体，该生产方法具有卷绕步骤，其中将软化玻璃管卷绕在上述芯棒的沟槽中；以及分离步骤，其中将卷绕玻璃管从芯棒上沿着芯棒轴线的延伸方向取下来。在所述生产方法中使用了上述芯棒。因此，发光管能够在轴向方向上制成为更小。另外，将卷绕玻璃管从芯棒上取下来是通过沿轴向方向将它们分开来进行的。这样，取下玻璃管就变得很容易，并且可以在短时间内完成。另外还可以简化生产装置的结构，其原因是，为了将玻璃管从芯棒上取下来，不再需要沿着与在卷绕玻璃管时所用的旋转方向相反的方向来旋转玻璃管或芯棒。
从下面的描述中并结合显示了本发明的一个具体实施例的附图，可以清楚本发明的这些及其它的目的、优点和特征。在图中图1是根据本发明的荧光灯的透视图；图2是荧光灯的从正交于发光管的螺旋轴线的方向看去的侧视图，其中一部分荧光灯被剖开以显示出其支座的内部状态；图3是荧光灯的从发光管的螺旋轴线的延伸方向和待照射表面看去的平面视图，其中一部分荧光灯被剖开以显示出荧光灯的内部状态；图4是支座的分解透视图，其一部分被剖开以显示出内部状态；图5是显示了采用了根据本发明的灯的照明装置的简化视图，其一部分被剖开以显示出内部状态；图6是芯棒的从正交于其轴线的方向看去的侧视图；图7是芯棒的从轴线的延伸方向和顶部看去的平面视图；图8是沟槽的放大纵向剖视图；图9A和9B分别是用于说明发光管本体的生产方法的图；图10是以垂直截面的形式显示了该实施例的灯和圆形荧光灯的发光强度的分布特性的图；图11是显示了玻璃管的内径和灯光效率之间的关系的图；和图12A和12B是分别显示了沟槽的截面形状的改进示例的图。
具体实施例方式
下面将参考附图来介绍一个将本发明应用于荧光灯、即一种低压水银灯上的实施例。
1.荧光灯的结构图1是该实施例的荧光灯的透视图，图2是该荧光灯的从正交于其发光管的螺旋轴线的方向看去的侧视图，其中一部分荧光灯被剖开以显示出其支座的内部状态。图3该是荧光灯的从发光管的螺旋轴线的延伸方向和待照射表面看去的平面视图，其中荧光灯的一部分被剖开以显示出荧光灯的内部状态。
该荧光灯1是28瓦型圆形荧光灯中的一种，其额定灯瓦数为27瓦。应当注意的是，28瓦型圆形荧光灯的尺寸如下发光管的圆形结构的外径为225毫米，构成发光管的各玻璃管的外径为29毫米。
该荧光灯1包括在其内部具有一个放电路径的发光管10；以及用于保持住该发光管10的支座50。应当注意的是，用于供电的灯座57固定在该支座50上，其将在下文中详细地介绍。
(1)发光管如图1-3所示，发光管10包括通过弯曲一个玻璃管22而形成的发光管本体20；以及分别密封在发光管本体20的两个端部24，26上的电极30(参见图3)。在发光管本体20内封装有水银(例如5毫克)和缓冲气体如氩气(例如400帕)。
应当注意的是，在图3中，为了读图方便，略去了处于发光管本体20的端部26处的电极。然而，在端部26上也密封了具有与密封在端部24上的电极30相同结构的电极。
另外，水银可以单一的形式或水银合金的形式封装于发光管本体20内，该水银合金例如为汞化锌、汞化锡和汞化铋/铟。
如图2和3所示，发光管本体20形成为双螺旋结构，其以倾角α围绕着螺旋轴线A卷绕，并且从位于玻璃管22的大致中心处的中部28处朝向端部24，26变宽。换句话说，发光管本体的外观为大致圆锥形。
在上文中，发光管本体20的螺旋轴线A的延伸方向定义为“高度方向”。应当注意的是，这也适用于发光管10；发光管10中的发光管本体20的螺旋轴线A的延伸方向也称为“高度方向”。另外，中部28在发光管本体20的高度方向上所处的一侧称为“上侧”，而端部24和26所处的一侧称为“下侧”。
玻璃管22例如可由截面为大致圆形的硅酸锶钡玻璃(软玻璃)制成。应当注意的是，玻璃管的截面并不限于圆形，而可以是椭圆形。应当注意的是，由于发光管本体20是通过弯曲软化玻璃管来形成，因此软化玻璃管的截面形状有些变形。
当从图2所示的一侧来看该发光管本体20时，在两个相邻玻璃管之间，下方玻璃管(以标号22b示出)的一部分重叠在上方玻璃管(标号22a)上。该重叠部分22c的长度尺寸表示为Ls。
另外，当在图3所示的平面中来看发光管本体20时，在正交于螺旋轴线A的方向(在下文中称为“径向方向”)上相互间相邻的两个玻璃管22之间形成了间隙22d。该间隙22d在径向方向上的长度表示为Gb。
应当注意的是，在该实施例中，该间隙在发光管本体20中的处于端部24和26附近的部分(端部附近部分)中比在发光管本体20中的处于从中部28到端部附近部分的部分中更大，从而可促进将端部24和26固定在支座50上。应当注意的是，这里“间隙22d”指的是更靠近中部28而非端部24，26的间隙。
在发光管本体20的内表面上涂覆有磷光层40。该磷光层40通过将三种分别发红光的稀土磷光体(Y2O3:Eu)、发绿光的稀土磷光体(LaPO4:Ce，Tb)和发蓝光的稀土磷光体(BaMg2Al16O27:Eu，Mn)混合在一起而生产出来。
如图3所示，各电极30均采用了所谓的玻璃珠安装(beads glassmounting)方法，并包括由钨制成的卷绕电极31；用于支撑该卷绕电极31的一对引线32，33；以及用于固定和支撑这对引线32，33的玻璃珠34。
在电极30中，将固定到发光管本体20的端部24(，26)中的部分是与引线32，33相对应的部分(更具体地说，在与卷绕电极31相反的方向上延伸的部分)。
应当注意的是，在将电极30密封到发光管本体20的一端(在该示例中为端部24)上之后，将排气管41与电极30一起密封到端部24上，排气管41用于从发光管本体20中排出空气且密封缓冲气体。
这里，发光管10是一件成品，其中已密封有缓冲气体等，并且在发光管本体20的内表面上已经涂覆了磷光层40。因此，在下面的描述中使用了“发光管10”的地方，同样存在着发光管本体20的端部24，26和中部28，以描述发光管10的相应部分(即“发光管10的端部24，26”和“发光管10的中部28”等)。同样，发光管本体20的径向方向也用于发光管10的相应方向(即“发光管10的径向方向”)。
(2)支座图4是支座的分解透视图，其一部分被剖开以显示出内部状态。
如图1-4(更具体地说是图4)所示，支座50包括用于保持住发光管10的端部24，26的保持件51，以及灯座57将固定于其上的灯座固定件58，灯座57用于为发光管10供电。应当注意的是，灯座57是装有电源连接插脚57a，57b，57c和57d的那种类型。
保持件51包括矩形平台52，其长度侧在将发光管10的端部24和26相连的方向上延伸；以及两个突起部分53和54，它们形成在平台52的长度侧的两端上。在这些突起部分53和54中形成了插入孔55和56，使得发光管10的端部24和26可插入到其中。
插入孔55，56具有与发光管10的端部24，26的形状相对应的形状。具体地说，插入孔55，56具有在平台52的宽度方向上延伸且设置在平台52的宽度方向上的突起部分53，54的相应端部表面处的相应部分(插入孔的这些部分称为“第一孔部分”)，以及朝向平台52的背面向下弯曲的后续部分(插入孔的这些后续部分称为“第二孔部分”)。换句话说，各插入孔55，56具有两个孔部分，它们结合在一起构成了一个“L形”。
利用这种结构，并通过使发光管10的端部24，26贴靠在沿宽度方向延伸的相应第一孔部分的内表面部分56a上(在图中未示出插入孔55的内表面部分)，便可使这些端部得到支撑。此外，在这种结构中，从端部24，26中延伸出来的引线32，33将经由相应的第二孔部分而引导到平台52的背面上。
如图2所示，保持件51的内表面设有空间59，这对引线32，33可从中穿过而到达灯座57中。灯座固定件58安装在保持件51的内表面上，从而从下侧封闭了空间59。
(3)照明装置图5是显示了采用了根据本发明的灯的照明装置的简化视图，其一部分被剖开以显示出内部状态。
照明装置100采用了上述荧光灯1。
如图所示，照明装置100的一个例子是悬挂式的，其包括装置本体105；用于为装置本体105供电的电缆140；以及例如固定在天花板处的插座中的插头150，用于通过电缆140来挂住装置本体105。
装置本体105包括灯罩110，其具有处于大致中心处的平底部120；从灯罩的内部可拆卸地固定在底部120的一侧上的荧光灯1；以及照明电路器件130，其从灯罩的外部固定在底部120的另一侧上，从而可安放能使荧光灯1发光的电子镇流器。
当将灯座57(例如见图2)连接在插头上并使发光管10的中部28朝下时，荧光灯1便可拆卸地固定在底部120上，并且可实现电连接。另外，电子镇流器可采用串联逆变方法，并专用于高频。
灯罩110的内表面例如可制成为反射面，其可将荧光灯1所发出的光反射到所需的方向上(例如反射到向下的方向以照亮下方)。该反射面例如可通过涂覆白漆或氧化铝颗粒来形成。
当荧光灯1通过上述电子镇流器而发光时，在中部28处形成了最冷点。该最冷点处的温度(“所谓的最冷点温度”)设计成发光管10中的水银蒸气压力在灯的正常发光期间可产生最大灯光效率的值。然而应当注意的是，采用最冷点温度来限定水银蒸气压力的原因是，在灯的正常发光期间，水银蒸气温度仅由该最冷点温度来限定。
2.荧光灯的具体结构用于发光管本体20的玻璃管22具有9.0毫米的外径Φo，以及7.4毫米的内径Φi。
在发光管本体20中，考虑到玻璃管22的两侧分别从中部28延伸到端部24，26，玻璃管22卷绕在螺旋轴线A上的圈数总共为3.5圈。如图2所示，发光管10的高度H为38毫米。这里，玻璃管22以相对于正交于螺旋轴线A的方向形成4度的倾角(对应于图2中的角“α”)来卷绕。
这里，水平相邻的玻璃管22之间的重叠部分22c的长度Ls为1.5毫米。该长度Ls对应于玻璃管(即外径Φo为9.0毫米)的约16％。通过将重叠部分22c的长度Ls设定为1.5毫米，就可以限制发光管本体20的整体高度，从而接近于传统上用于圆形荧光灯的发光管的高度(29毫米)。
另外，如图3所示，发光管10在连接端部24和26的方向上的长度L1为100毫米；在正交于连接端部24和26的线段的方向上的长度L2为90毫米。这里，在发光管10的径向方向上相互间相邻的两个玻璃管22之间的间隙22d的长度Gb为1.0毫米(长度Gb具体而言是两个相邻玻璃管22之间的最小距离)。
发光管10在平面视图中的尺寸是传统圆形荧光灯(这种传统圆形荧光灯的外径为225毫米)的尺寸的约一半大小。
具有上述结构的发光管10具有处于放电路径内的600毫米的电极间距。该发光管10的灯输入为27瓦，该发光管10的灯泡壁负载为0.19瓦/平方厘米。此外，当荧光灯1在灯输入为27瓦下发光时，荧光灯1发出的光通量为2200流明，灯光效率为81.5瓦/流明，额定寿命为11000小时。该光通量基本上等于28瓦型圆形荧光灯的光通量(2210流明)。应当注意的是，在照明期间，发光管的电流约为135毫安，电压为200伏。
如上所述，本发明的荧光灯1具有与传统的圆形荧光灯相当的灯质量，并且具有足够小的尺寸。
3.荧光灯的生产方法(1)用于形成发光管本体的芯棒具有上述结构的发光管本体20通过将软化玻璃管卷绕在具有大致圆锥形状的芯棒(本发明的芯棒)上来形成。
图6是芯棒的从正交于其轴线的方向看去的侧视图。图7是芯棒的从轴线的延伸方向和顶部看去的平面视图。应当注意的是，芯棒60的轴线延伸方向也称为“高度方向”。另外，在图7中，正交于芯棒60的轴线的方向称为“径向方向”。
如图6和7所示，芯棒60包括具有大致圆锥形状的主体61；以及柱形固定部分69，芯棒60在该固定部分69处固定在图中未示出的驱动装置上。玻璃管将卷绕在主体61的周边表面上。应当注意的是，由于主体61的轴线与固定部分69的轴线重合，因此图6将这些轴线一起显示为芯棒60的轴线，其由符号“B”来表示。
在主体61的顶部处设有一对锁定部分62和63，在主体61的周边表面上形成了两个沟槽64，65，它们从主体61的顶部呈螺旋结构地一直延续到底部。在将玻璃管卷绕到主体61上时，这两个沟槽64和65处于可保持住玻璃管的位置。
这对锁定部分62和63在高度方向上从主体61的顶部中伸出来，同时在它们之间具有用于玻璃管的空间。更具体地说，锁定部分62和63由安装成平行于芯棒60的轴线B的柱状件如插脚构成。
应当注意的是，这里所用的柱状件具有圆形截面，但也可以是任意的形状，只要至少其与玻璃管相接触的一部分成形为类似弧形即可。而且，柱状件可成形为具有比其底部部分更窄的顶部。更具体地说，柱状件可具有任意的形状，只要在从芯棒60上取下玻璃管时可沿高度方向将玻璃管和芯棒60分开即可，换句话说，柱状件必须具有这样的形状，当例如将芯棒60下拉时，锁定部分62，63不会妨碍玻璃管的运动。
图8是沟槽的放大的纵向截面视图。
沟槽64，65沿着主体61的圆周而形成，沟槽64，65的截面沿着正交于沟槽延伸方向的方向来获取。沟槽64，65的截面与主体61的沿着包括有主体61的轴线B的平面所剖切的截面重合。
如图6和8所示，玻璃管80将与之接触的两个沟槽64，65的截面范围在侧视图中看上去象沿着主体61的边缘所形成的楼梯一样，各沟槽64，65的角部在截面视图中形成为弧形表面66，其具有与玻璃管80的圆周相同的曲率(如图8中的虚线圆所示)。
这里，假定玻璃管80的截面被穿过截面中心的高度方向上的直线以及也穿过截面中心且与高度方向上的直线正交的直线一分成四。这样，玻璃管80的最接近底部和轴线B的1/4圆周将与弧形表面66相接触。
当从截面中来看玻璃管80和沟槽64，65时，玻璃管80和各沟槽64，65相接触的范围(接触范围)基本上等于上述弧形表面66。如图8所示，接触范围的一端为位置C，其对应于卷绕状态的玻璃管80位于主体61上的一个圆周点，该圆周点最接近于芯棒60的轴线B。接触范围的另一端为位置E，其对应于卷绕状态的玻璃管80位于主体61上的另一圆周点，该圆周点与相对于正交于芯棒60的轴线B方向成倾角α的直线相接触。
另外，在沟槽64和65的截面视图的接触范围中，部分64a和65a形成为平行于芯棒60的轴线B，其中部分64a，65a分别是定位于比位置C更接近于顶部(即处于位置C的上侧)的部分。
接着将介绍芯棒60的具体结构。该芯棒60用于生产在“2.荧光灯的具体结构”中所介绍的发光管本体20。
如图6所示，沟槽64，65的形成为沿着主体61圆周的楼梯的台阶D约为待卷绕玻璃管80的外径Φo的0.83倍。另外，沟槽64，65的宽度W约为玻璃管80的外径Φo的1.1倍。应当注意的是，连接形成为楼梯的沟槽64和65的角度边缘的直线B1和轴线B之间的角度β约为53度。
换句话说，沟槽64，65在高度方向上的节距为通过从玻璃管80的外径Φo中减去重叠部分22c的长度Ls所得到的值。另一方面，沟槽64，65在芯棒60径向方向上的节距(在下文中简称为“沟槽64，65的径向节距”)为通过将发光管10的在径向方向上相邻的玻璃管22的间隙22d的长度Gb加到玻璃管80的外径Φo中所得到的值。
(2)发光管的生产方法图9A和9B分别是用于说明发光管本体的生产方法的图。
首先，将芯棒60的固定部分69安装在图中未示出的驱动装置中。应当注意的是，该驱动装置具有可驱动芯棒60沿方向G运动的功能，以及使芯棒60沿方向F以轴线B为旋转轴线来旋转的功能。
接着将制备具有直管形状和圆形截面的玻璃管，在加热炉等中加热该玻璃管的中部(至少包括形成为螺旋体的部分)以使之软化。然后将软化玻璃管80的纵向上的大致中心插入到芯棒60的锁定部分62和63之间。然后如图9A所示，在玻璃管80的两端得到支撑时，使芯棒60沿方向F以轴线B为旋转轴线而旋转，同时沿方向G运动。
通过这样做，玻璃管80的大致中心便被锁定在锁定部分62和63之间，玻璃管80的从中部到端部的部分将沿着形成于主体61的圆周上的沟槽64，65而卷绕，玻璃管80将通过其周边表面与沟槽64，65相接触而被保持住。当处于保持状态中时，沟槽64，65与玻璃管80的周边表面在其接触范围的位置C处相接触。这种设置可以防止玻璃管80在卷绕时从沟槽64，65中脱开。
应当注意的是，芯棒60的每圈在方向G上的运动量对应于形成在主体61上的沟槽64，65在高度方向上的一个节距。在旋转玻璃管80时，将气体如压力控制下的氮气、氩气等吹入到玻璃管80中，从而使玻璃管80能保持圆形截面。
在完成玻璃管80到芯棒60上的卷绕之后，以及通过降低其温度来使玻璃管80硬化时，将玻璃管80沿高度方向从芯棒60上取下来。
更具体地说，如图9B所示，在将玻璃管10保持住的同时使芯棒60沿着方向I运动。或者相反，也可以采用在将芯棒60保持住的同时使玻璃管80沿着方向G运动。或者，可以使玻璃管80和芯棒60均移动。然而，考虑到之后要生产另一玻璃管80的情况，在每次生产一个玻璃管80时，必须在进行卷绕前使芯棒回到其初始位置。因此，从生产效率的观点来看，降低芯棒60可能更合适。
此时，由于沟槽64，65的更接近顶部而非位置C的部分平行于轴线B，因此仅通过降低芯棒60便可容易地将双螺旋形玻璃管80从芯棒60中取出来，即使在玻璃管80卷绕在主体61的圆周上时也是如此。
将从芯棒60中取下来的玻璃管80的不必要的端部切去，从而完成了发光管本体20的生产。采用公知的技术在发光管本体20的内表面上涂覆磷光层，然后将电极密封在发光管本体20的端部上，并且在其中封装水银和氩气。这样便完成了发光管10的生产。
接着将介绍将这样生产出来的发光管10装配到支座50上的情况。
首先制备发光管10和支座50。然后将发光管10的端部24，26插入到形成于支座50的保持件51处的插入孔55，56中。然后采用例如硅树脂的粘合剂来将端部24，26连接到插入孔55，56的内表面上。这里，所用的支座50是保持件51和灯座固定件58尚未装配在一起的支座。
接着将从发光管10的端部24，26中延伸出来的引线32，33插入到固定在灯座固定件58上的灯座57的电源连接插脚57a，57b，57c，57d上。同时，将灯座固定件58固定到保持件51的背面上，然后压接电源连接插脚57a，57b，57c和57d。这样就完成了荧光灯1。
4.其它(1)发光管的重叠部分在上述实施例的发光管10中，高度方向上的相邻玻璃管22的重叠部分22c的长度Ls设定为玻璃管22的外径Φo的16％。然而，该长度优选处于包括端值在内的0％到50％的范围内。其原因如下所述。
当重叠部分的长度小于0％时，在高度方向上相邻的两个玻璃管之间便存在着间隙。发光管的整体高度相应较大，因此它很难代替圆形荧光灯。
相反，当重叠部分的长度大于50％时，发光管在高度方向上的尺寸变小，这是优选的。然而，这会产生发光强度的分布特性恶化的问题图10是以垂直截面的形式显示了该实施例的灯和圆形荧光灯的发光强度的分布特性的图。应当注意的是，用于说明该实施例的荧光灯1在图中表示为“本发明产品”。
与圆形荧光灯相比，本发明产品在90到50度的范围内具有较低的发光强度，但在0到50度的范围内具有更高的发光强度。
本发明产品在90到50度的范围内具有较低的发光强度的原因在于，与圆形荧光灯相比，它具有较小外径的发光管的螺旋结构，并且具有较小的玻璃管的管外径。
另一方面，本发明产品在0到50度的范围内具有更高的发光强度的原因在于，它具有增强的直接向下方向上的照度(直接向下的照度)，这是因为，它具有从玻璃管的中部到端部在径向方向上逐渐变宽的螺旋形状，因而使光从中部处发出。相反，圆形荧光灯的发光管具有圆形形状，因此没有光从其中部发出。另外，在本发明产品中，在从侧面看去时发光管的外观为大致圆锥形，因此发光管所发出的光不会被阻碍，从而提高了在透视方向上的发光强度。
从上可知，通过使发光管具有从中部到端部变宽的双螺旋结构，就可以提高直接向下的照度，以及在直接向下方向周围的照度。
然而，如果重叠部分的长度大于50％，那么从发光管中发出的光就会被在高度方向上与之相邻的另一玻璃管所阻碍/吸收，从而降低了在直接向下方向周围的照度，并且导致了在直接向下方向与其附近之间存在显著的照度差异。
(2)玻璃管的内径用于该实施例的玻璃管22具有7.4毫米的内径Φi。然而，内径Φi也可以采用处于包括端值在内的6.5毫米到9.5毫米范围内的其它值。
其原因是，当内径Φi处于该范围内时，在灯发光时灯光效率较高。下面将介绍采用各种测试灯来进行的照明试验的结果，其中构成发光管的玻璃管的内径Φi形成为处于5毫米到15毫米的范围内。
图11是显示了玻璃管的内径Φi和灯光效率之间的关系的图，其中发光管的灯泡壁负载设定为0.19瓦/平方厘米。如图所示，当玻璃管的内径Φi处于6.5毫米到9.5毫米的范围内时，灯具有逐渐达到最高的灯光效率区域，并且最高的灯光效率为82流明/瓦。应当注意的是，通过将灯输入除以放电路径上的电极间距处的发光管的内表面面积，就可得到灯泡壁负载。
这里，将发光管的灯泡壁负载设定为0.19瓦/平方厘米的原因如下。也就是说，通常用于普通室内照明等的荧光灯的灯泡壁负载优选设置为0.10瓦/平方厘米或更大，以便得到紧凑的外形。另外，上述灯泡壁负载还可优选设置为0.22瓦/平方厘米或更小，从而保证灯的额定寿命为6000小时或更长。
另一方面，通过电子镇流器来对装有玻璃管的内径Φi设于6.5毫米到9.5毫米内的发光管的灯进行寿命试验。结果显示，可以得到至少约10000小时的额定寿命。
应当注意的是，当发光管的灯泡壁负载设定为包括端值在内的0.10瓦/平方厘米到0.22瓦/平方厘米时，可以保证对于内径Φi处于6.5毫米到9.5毫米内的玻璃管来说灯光效率基本上为最大，并且保证6000小时的额定寿命。
(3)沟槽的截面形状沟槽的截面形状并不限于这里介绍的实施例。在该实施例中，沟槽164形成为具有弧形的截面，其对应于玻璃管的周边形状，因此沟槽164可在端部分别为位置C和E的接触范围上与玻璃管80的圆周表面相接触。然而，沟槽的截面形状可以是任意的形状，只要沟槽能够保持住至少一部分玻璃管并且沟槽至少在位置C和E处与玻璃管相接触即可。换句话说，沟槽不必在位置C和E之间与玻璃管相接触。
图12A和12B均显示了沟槽的截面形状的一个改进示例。
在如图12A所示的第一改进示例中，沟槽164的截面在位置C1和位置E1处与玻璃管相接触，并且分别与位置C1和E1相接触的平面基本上相互正交(在图12A中这些平面显示为线段)。应当注意的是，位置C1，E1是分别与上述实施例中的位置C，E相同的位置。
在该改进示例中，位于位置C1上方(靠近主体的顶部)的部分164a朝向主体的轴线倾斜。应当注意的是，如同上述实施例中的位于位置C之上的上部64a一样，该上部164a也平行于主体的轴线(显示为假想线)。应当注意的是，对于该示例中的沟槽来说，高度方向上的节距和径向方向上的节距均与上述实施例中的对应部分相同。
在如图12B所示的第二改进示例中，沟槽264的截面具有位置C2和E2为接触范围的端部的形状，这与上述实施例相同。然而，在第二改进示例中，位于位置C2之上的部分264a形成为楼梯形，其朝向主体的轴线形成向下的台阶。而且，延伸到接触范围之外的部分264b形成为向下倾斜。
即使具有这些结构，仍然可以在卷绕于芯棒上的玻璃管硬化之后仅通过沿高度方向使玻璃管和芯棒分开便可容易地将玻璃管从芯棒上取下来，如同上述实施例中的一样。
(4)发光管的形状上述实施例中的发光管10形成为双螺旋结构，其中玻璃管22从中部28到端部24围绕着螺旋轴线A进行卷绕。然而，也可以将发光管10形成为单螺旋结构，其中玻璃管只是从中部到一个端部围绕着螺旋轴线进行卷绕。在这种情况下，作为本发明特征部分的设于芯棒周边表面处的沟槽的数量为1，从而能够生产出比传统圆形荧光灯更小的发光管，并且简化生产装置的结构。
另外，该实施例中的发光管10围绕着螺旋轴线A从中部28到端部24，26进行卷绕。然而，并不必使发光管10围绕着螺旋轴线一直卷绕到端部。这种情况的一个例子是在发光管的端部朝向螺旋轴线弯曲时。然而在这种发光管的生产中，必须采取下述工艺。也就是说，一旦玻璃管形成为螺旋形，就将螺旋形的玻璃管从芯棒中取下来。然后再次加热对应于发光管端部的部分以使之软化，之后再朝向螺旋轴线弯曲。
此外，在该实施例的发光管中，玻璃管在高度方向上的节距(有时称为“玻璃管部分的节距”)和发光管在径向方向上的节距是恒定的。然而，各节距不一定是恒定的，也可在玻璃管的中部到其端部之间有所变化。
(5)沟槽在高度方向上的节距在该实施例的芯棒中，各沟槽64，65在高度方向上的节距是玻璃管80的外径Φo的0.83倍。然而，沟槽的节距可以是其它的尺寸，只要处于玻璃管外径的包括端值在内的0.5倍到1.0倍的范围内。
如果沟槽在高度方向上的节距小于玻璃管外径的0.5倍，那么在将玻璃管卷绕到芯棒上时玻璃管就会从沟槽中掉出来。因此，芯棒应当在最接近芯棒轴线的位置点处与卷绕于其上的玻璃管的圆周表面相接触。为了使芯棒在该点处与玻璃管接触，必须使沟槽在高度方向上的节距为玻璃管外径的0.5倍或更大。
相反，如果沟槽在高度方向上的节距大于玻璃管外径的1.0倍，通过卷绕所形成的发光管本体将在高度方向上相互间相邻的两个玻璃管之间存在着间隙，使得发光管具有较大的高度。
(6)发光管的间隙在上述实施例的发光管10中，在径向方向上相互间相邻的两个玻璃管22之间的间隙22d的长度Gb为1毫米。然而，该长度可以小于1毫米，或者可以大于1毫米。换句话说，间隙22d的长度可根据发光管10将应用于其上的圆形荧光灯而变化。
(7)芯棒主体的形状和发光管的形状在该实施例中，芯棒主体的形状为大致圆锥形。因此，采用该芯棒形成的该实施例的发光管具有大致圆锥形的外观。然而，该芯棒可具有其它的形状，以便形成具有与该实施例不同形状的发光管。例如，芯棒例如可形成为包括金字塔在内的多边棱锥形和底部为椭圆形的锥形。
虽然在上文中已经借助示例并参考附图来充分地介绍了本发明，然而应当注意的是，对于本领域的技术人员来说，各种变化和修改是显而易见的。因此，除非这些变化和修改脱离了本发明的范围，否则它们均应被视为包含于本发明中。
权利要求
1.一种发光管，具有由玻璃管制成的发光管本体，所述玻璃管围绕轴线从中部朝向至少一个端部卷绕起来，形成了一个在轴向方向上从所述中部朝向所述端部变宽的螺旋体；和分别密封在所述发光管本体的端部处的电极，其中，在从所述轴向方向来看所述发光管本体时，在正交于所述轴线的方向上相互间相邻的任两个玻璃管部分之间存在有间隙，并且在从正交于所述轴线的方向来看所述发光管本体时，在所述轴向方向上相邻的任两个玻璃管部分相互间重叠。
2.根据权利要求1所述的发光管，其特征在于，在从正交于所述轴线的方向来看所述发光管本体时，任两个玻璃管部分的重叠小于所述玻璃管外径的0.5倍。
3.根据权利要求2所述的发光管，其特征在于，所述玻璃管的内径处于6.5毫米到9.6毫米的范围内且包括端值。
4.根据权利要求3所述的发光管，其特征在于，灯泡壁负载设定为处于0.10瓦/平方厘米到0.22瓦/平方厘米的范围内且包括端值。
5.一种包括有根据权利要求1到4中任一项所述的发光管的低压水银灯。
6.一种包括有根据权利要求5所述的低压水银灯的照明装置。
7.一种芯棒，其具有锥形主体，用于在所述主体上从中部朝向至少一个端部来卷绕软化的玻璃管，以将所述发光管本体形成为在所述芯棒主体的轴向方向上从所述中部朝向所述端部变宽的螺旋体，其中，所述主体设有用于保持住卷绕玻璃管的沟槽，和所述沟槽在任一截面上至少在处于卷绕状态的所述玻璃管上的最接近所述芯棒轴线的圆周点处与处于卷绕状态的所述玻璃管相接触，所述沟槽中的从所述圆周点朝向所述主体的顶部延伸的一部分平行于所述轴线或朝向所述轴线呈倾斜，所述沟槽在所述轴向方向上的节距小于所述玻璃管的外径。
8.根据权利要求7所述的芯棒，其特征在于，所述沟槽在任一截面上均包括弧形部分，所述弧形部分的靠近所述主体的顶部的一端对应于所述圆周点。
9.根据权利要求7所述的芯棒，其特征在于，在从所述轴向方向和从所述顶部的方向来看所述主体时，所述沟槽在正交于所述轴线的方向上的节距大于所述玻璃管的外径。
10.根据权利要求8所述的芯棒，其特征在于，在从所述轴向方向和从所述顶部的方向来看所述主体时，所述沟槽在正交于所述轴线的方向上的节距大于所述玻璃管的外径。
11.一种生产由玻璃管制成的发光管的方法，其中所述玻璃管围绕轴线从中部朝向至少一个端部卷绕起来，以形成一个在轴向方向上从所述中部朝向所述端部变宽的螺旋体，所述生产方法包括卷绕步骤，其中将软化的玻璃管卷绕在根据权利要求7-10中任一项所述的芯棒的沟槽中；和分离步骤，其中将卷绕好的玻璃管从所述芯棒上沿着所述芯棒轴线的延伸方向取下来。
全文摘要
一种具有大致锥形主体的芯棒。主体在其圆周面上具有可保持住待卷绕的玻璃管的螺旋形沟槽。沟槽在截面上具有可与玻璃管的圆周面相接触的接触范围。接触范围的一端对应于处于卷绕状态的玻璃管上的最接近芯棒主体轴线的圆周部分，沟槽中的从该圆周部分朝向主体的顶部延伸的一部分平行于芯棒的轴线，并且沟槽在芯棒的轴向方向上的节距形成为小于玻璃管的外径。通过降低芯棒便可从主体上容易地取出卷绕在芯棒上的玻璃管。在这样形成的发光管中，在发光管的轴向方向上相互间相邻的任两个玻璃管部分相互重叠。
文档编号H01J61/32GK1591766SQ20041007694
公开日2005年3月9日 申请日期2004年9月2日 优先权日2003年9月2日
发明者饭田史朗, 内田纪幸, 矢吹达浩 申请人:松下电器产业株式会社