专利名称：一种多螺旋灯丝的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钨丝灯灯丝的结构，尤其涉及多螺旋灯丝的结构。
背景技术：
多螺旋灯丝是指绕有多道螺旋的灯丝。这类灯丝的绕制过程是这样的首先如图 1所示，将直径为d的灯丝按一定的螺距&绕制在一条直径为&的芯线上，形成螺旋直径 为D工的一道螺旋；接着如图1所示将一道螺旋按一定的螺距C2绕制在直径为d2的二道芯 线上，形成螺旋直径为02的二道螺旋，至此就绕制成双螺旋灯丝；如果在图1的基础上再继 续绕制，如图2所示将二道螺旋按一定的螺距绕制在直径为d3的三道芯线上，则可形成螺 旋直径为D3的三道螺旋，此时的灯丝就是三道螺旋灯丝。依此类推，可以继续绕制成更多 道的灯丝。 由于灯丝的二道螺旋比一道螺旋更柔软，二道螺旋在高温工况下容易因重力作用 而下垂变形，所以在现有技术中，为了避免因二道螺旋变形导致灯丝局部靠近而产生局部 热点，都有意使得灯丝的二道螺距系数KS2大于或等于一道螺距系数KS1 ( —道螺距系数KS1 = 一道螺距(V灯丝直径，二道螺距系数KS2 =二道螺距C2/ —道螺旋直径D》。然而，随着 近年来对灯丝能效要求的提高，出于尽可能将灯丝热能聚集以转换为光能的理念，灯丝的 一道螺距&、二道螺距C2以及一道芯线直径d"二道芯线直径d2都被设计得越来越小，灯丝 的芯线系数也就随之越来越小(一道芯线系数K^ 二一道芯线直径d乂灯丝直径d，二道芯 线系数Kd2 =—道螺旋直径D乂 二道芯线直径d2，依此类推)。在这种情况下，现有技术仍然 习惯性地采用二道螺距系数KS2大于或等于一道螺距系数KS1的传统结构，结果导致以下问 题l.不仅难以继续提高灯丝发光效率，反而会造成发光效率损失。因为如图3所示，二道 螺旋的弯曲导致一道螺旋的螺距发生变化，一道螺旋的螺距在内圈处存在最小螺距C^n。 在出于对高能效的要求而将灯丝的一道螺距系数K^二道螺距系数&2、一道芯线系数Kdl、 二道芯线系数Kd2设计得越来越小的情况下， 一道螺旋的最小螺距Clmin也必然越来越小，如 果继续沿用二道螺距系数KS2大于或等于一道螺距系数KS1的传统结构， 一道螺旋的最小螺 距C^n就会变得太小以至于灯丝内圈发光被严重遮挡，由此抵消了减小螺距系数以提高热 能聚集带来的好处，造成发光效率不升反降；2. —道螺旋的最小螺距C^n变得太小，还会造 成灯丝局部热聚集而形成热点，热点温度远高于灯丝平均温度，致使该热点部位的灯丝蒸 发速度远大于其它部位，从而造成热点部位的灯丝逐渐蒸发变细而加剧发热蒸发的恶性循 环，最终导致灯丝的使用寿命大大縮短；3.为了克服前述第1点指出的问题，以求在减小一 道螺旋的螺距系数的同时仍能继续提高发光效率，现有技术采取减小灯丝直径d的措施， 结果导致灯丝的寿命更短，显然这种以损失灯丝寿命来换取高能效的技术方案是得不偿失 的，这也是目前高能效灯丝的寿命普遍较短的原因之一。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能进一步提高发光效率并且延长使用寿命的多螺旋灯丝。 本实用新型是这样实现的一种多螺旋灯丝，至少具有两道螺旋结构，特别地，灯 丝的二道螺距系数小于一道螺距系数，而且一道螺旋在内圈处的最小螺距与灯丝直径之比 不小于1. 18，亦即一道螺旋在内圈处的最小螺距系数^ 1. 18。 具有上述结构特点的高能效灯丝，由于其一道螺旋在内圈处的最小螺距系数 > 1. 18，因此即使一道螺距系数K^二道螺距系数K^一道芯线系数K『二道芯线系数I^ 都设计得比低能效灯丝小，也能避免一道螺旋的内圈发光被严重遮挡的情况，并能有效减 小灯丝局部热聚集而形成热点。再者，由于二道螺距系数小于一道螺距系数，所以仍能获得 热能聚集带来的益处。因此本实用新型不但提高了灯丝发光效率，而且延长了使用寿命。 需要补充说明的是，对于高能效灯丝而言，由于其一道芯线直径、二道芯线直径都 会设计得较小，因此二道螺旋不再象低能效灯丝那样柔软，在高温工况下仍具有较高的强 度，因此即使灯丝的二道螺距系数小于一道螺距系数，二道螺旋在高位工况下也不会因重 力作用而下垂变形。退一步而言，即使二道螺旋的强度不够，还可以通过增加支撑点等技术 措施来解决二道螺旋变形的问题。 本实用新型的优点是使得灯丝的结构更能满足高能效的要求，并能获得较长的使 用寿命。在目前全世界都在关注节能问题的背景下，本实用新型的优点尤为突出。
图1是双螺旋灯丝的外形结构示意图； 图2是三螺旋灯丝的横断面结构示意图； 图3是双螺旋灯丝的横断面结构示意图。
具体实施方式为了清楚说明本实用新型的结构特点，首先对本实用新型所述的某道螺旋的"螺 旋直径"、某道螺旋的"螺距"，以及某道螺旋"在内圈处的最小螺距"的含义作如下说明 本实用新型所述的某道螺旋的"螺旋直径"，是指该道螺旋最外围的直径。例如一 道螺旋的螺旋直径就等于灯丝直径的两倍加上一道芯线直径之和，二道螺旋的螺旋直径就 等于一道螺旋的螺旋直径的两倍加上二道芯线直径之和，三道螺旋的螺旋直径就等于二道 螺旋的螺旋直径的两倍加上三道芯线直径之和，依此类推。 本实用新型所述的某道螺旋的"螺距"，是指将该道螺旋的上道螺旋看成是一条虚 拟灯丝，虚拟灯丝的直径就等于上道螺旋的螺旋直径，虚拟灯丝在该道螺旋的芯线上缠绕 一周后在芯线轴向上变化的距离就是该道螺旋的螺距；对于一道螺旋而言由于不存在上道 螺旋，所以一道螺旋的螺距就是指实际的灯丝在一道芯线上缠绕一周后在芯线轴向上变化 的距离；所有螺旋的螺距都是指在绕制下道螺旋之前，该道螺旋的中心线尚处于直线状态 下的螺距。 本实用新型所述的某道螺旋"在内圈处的最小螺距"，是指该道螺旋的中心线因绕 制下道螺旋而发生弯曲后，该道螺旋在内圈螺距最密集部位的螺距。 下面以图3为例说明本实用新型的结构特点。图3是双螺旋灯丝的横断面结构示 意图，这种双螺旋灯丝具有两道螺旋结构。本实用新型的特点在于灯丝的二道螺距系数&2小于一道螺距系数KS1，也就是说二道螺距C2与一道螺旋直径D工的比值，小于一道螺距C2与 灯丝直径d的比值，而且一道螺旋在内圈处的最小螺距与灯丝直径之比不小于1. 18，亦即 一道螺旋在内圈处的最小螺距系数^ 1. 18。 如果高能效灯丝具有上述结构特点，那么即使灯丝的一道螺距系数K^二道螺距 系数&2、一道芯线系数K『二道芯线系数Kd2都设计得比低能效灯丝小，也能够避免一道螺 旋的内圈发光被严重遮挡，并能有效减小灯丝局部热聚集而形成热点，从而提高了发光效 率、延长了使用寿命。 虽然一道螺旋在内圈处的最小螺距系数^ 1. 18，可以避免一道螺旋的内圈发光被 严重遮挡，但是该值也不是越大越好，否则会影响一道螺旋的热能聚集。作为最佳平衡点， 本实用新型认为一道螺旋在内圈处的最小螺距与灯丝直径之比最好不小于1. 2，而且不大 于1. 4，亦即1. 2《一道螺旋在内圈处的最小螺距系数《1. 4。这样不但可以避免一道螺旋 的内圈发光被严重遮挡，而且可以尽可能地让一道螺旋的热能聚集，从而取得更高的光效。 对于三螺旋灯丝以及具有更多螺旋的灯丝，至少应使得其一道螺旋和二道螺旋满 足上述结构特点。但是作为本实用新型的最佳实施方案，应该进一步地具有以下结构特 点 以一道螺旋之外的任一螺旋作为本道螺旋，本道螺旋满足以下关系本道螺距 系数小于上道螺距系数，而且本道螺旋在内圈处的最小螺距与上道螺旋直径之比不小于 1. 18，亦即本道螺旋在内圈处的最小螺距系数^ 1. 18。所述的"本道螺旋"是指除了一道螺 旋以外的所要研究的某一道螺旋，所述的"上道"是指在绕制本道螺旋之前刚刚绕制完成的 上一道螺旋。举例而言，对于图2所示的三道螺旋灯丝，如果以二道螺旋作为本道螺旋，则 本道螺距系数就是指二道螺距系数KS2，上道螺距系数就是指一道螺距系数KS1，上道螺旋直 径就是指一道螺旋直径D工；如果以三道螺旋作为本道螺旋，则本道螺距系数就是指三道螺 距系数KS3，也就是指三道螺距与二道螺旋直径D2的比值，上道螺距系数就是指二道螺距系 数KS2，上道螺旋直径就是指二道螺旋直径D2。对于具有更多道螺旋结构的灯丝依此类推。 采用上述的最佳实施方案后，可以避免各道螺旋的内圈发光被严重遮挡，并能防 止各道螺旋发生局部热聚集，从而更进一步地提高灯丝发光效率，也更进一步地延长使用 寿命。 再进一步改进，还应使得上述的本道螺旋在内圈处的最小螺距与上道螺旋直径之 比不小于1. 2而且不大于1. 4，亦即1. 2《本道螺旋在内圈处的最小螺距系数《1. 4。这样 不但可以避免每一道螺旋的内圈发光被严重遮挡，而且可以尽可能地让每一道螺旋的热能 聚集，从而取得最佳光效。
权利要求一种多螺旋灯丝，至少具有两道螺旋结构，其特征在于灯丝的二道螺距系数小于一道螺距系数，而且一道螺旋在内圈处的最小螺距与灯丝直径之比不小于1.18，亦即一道螺旋在内圈处的最小螺距系数≥1.18。
2. 如权利要求l所述的多螺旋灯丝，其特征是1. 2《一道螺旋在内圈处的最小螺距系 数《1.4。
3. 如权利要求1所述的多螺旋灯丝，其特征是以一道螺旋之外的任一螺旋作为本 道螺旋，本道螺旋满足以下关系本道螺距系数小于上道螺距系数，而且本道螺旋在内圈 处的最小螺距与上道螺旋直径之比不小于1. 18，亦即本道螺旋在内圈处的最小螺距系数> 1. 18。
4. 如权利要求3所述的多螺旋灯丝，其特征是1. 2《本道螺旋在内圈处的最小螺距系 数《1.4。
专利摘要一种多螺旋灯丝，其主要特点在于灯丝的二道螺距系数小于一道螺距系数，而且一道螺旋在内圈处的最小螺距与灯丝直径之比不小于1.18。具有上述结构特点的灯丝，即使一道螺距系数KS1、二道螺距系数KS2、一道芯线系数Kd1、二道芯线系数Kd2都设计得较小，也能避免一道螺旋的内圈发光被严重遮挡的情况，并能有效减小灯丝局部热聚集而形成热点，同时还能获得热能聚集带来的益处。本实用新型的优点是使得灯丝的结构更能满足高能效的要求，并能获得较长的使用寿命。在目前全世界都在关注节能问题的背景下，本实用新型的优点尤为突出。
文档编号H01K1/14GK201498498SQ20092019343
公开日2010年6月2日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者杨范文 申请人:杨范文