专利名称：弧形的防破裂灯组件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及防破裂电灯及其制造这种灯的方法。这是1997年9月2日递交的美国专利申请系列号08/921,898的继续部分申请。该继续部分申请尤其涉及弧形的防破裂灯。
当传统的荧光灯破裂时，荧光灯的玻璃管碎片，汞和荧光粉末会四散开来，污染很大区域。这种污染尤其对存有未遮盖食品的区域和食品制备表面造成损害。
为了减小破碎荧光灯造成污染的可能性，业已发展了防破裂灯组件，以便在破裂时包容灯的碎片。美国专利Nos.4,048,537(blaisdell等)，4,924,368(Northrop等)，5,536,998(Sica)，和5,173,637(Sica)。Sica的专利由本发明的受让人拥有。
荧光灯的现有技术保护组件包括一特殊模制的塑料端部配件，后者装在灯的端盖上并将一封闭该灯管的保护套管保持在位。
在某些现有技术装置中，端部配件特意设计成可从灯上取下并重新用于另一个灯上。这是很不能令人满意的并导致灯管破裂时逃逸的灯管碎片泄漏和污染。
两个Sica专利所示的组件是一个很大的改进，端部配件密封在保护套管上及灯管本身上，这样不存在一点泄漏和污染；灯的碎片被包容在套管中。
三件套保护组件，即套管和两个端部配件，的一明显缺陷是制造它们比较麻烦且成本高。两个端部配件生产成本较高，并且端部配件和套管的尺寸应当在较紧密的公差内配合，以确保紧密配合。而且，要形成四个密封，密封的数量越多，泄漏的机会越大。三件套结构的一个长期问题是它赋予灯管一不自然的外观，这往往会妨碍它们的销售。
克服这一问题的一种现有建议是用保护性涂层涂敷整个灯管。但是，其难以令人满意之处是该涂层会减少有用光线从灯管输出，并随时间而变色，从而减小照明度。
在一种典型的现有技术方法中，使一塑料套管在一直的荧光灯管是滑移且在其端部处使之密封在荧光灯管的端部上。弧形的灯管如U形的和圆形的荧光灯管造成了特殊的问题。只要在灯管上有任何明显的弧度，现有技术方法就难以采用。
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种能克服或减轻上述问题的防破裂灯组件和方法。本发明的另一目的是提供一种制造方法，用以高效和高质地制造该灯组件，同时生产一种优良的产品。
通过组合独立权利要求的特征达到了上述目的。从属权利要求公开了本发明的进一步有利实施例。
本发明的以下概述不必描述所有必要的特征，这样本发明亦可以这些所述特征的次一级组合的形式存在。根据本发明，通过提供一种灯组件达到了上述目的，该灯组件包括一细长的灯管，具有第一端部和第二端部；一不易破碎的套管，大致封闭该灯管并具有两个端部，后者被直接密封在该灯管的端部上。
套管的端部最好被黏结在灯管的端盖上。如果端盖的直径小于灯管，就在端盖上压缩套管的端部并采用黏胶将套管端部固定在端盖上。最好通过热收缩完成所述压缩。
最好通过采用一黏胶转移带施加所述黏胶，在该黏胶转移带的相对各表面上有一黏胶涂层，结合最好由热收缩产生的压缩，将套管端部连接在端盖上。
各套管端部黏结在转移带上的黏胶的外层上，并且该带黏结在灯管端部上。据信热收缩挤压套管材料，减小了套管的直径和形状以装在灯管端部上，并将套管材料和胶带挤在一起，这样黏胶充填了套管材料中的任何皱褶并紧紧地将套管固定和密封在灯管端部上。
最后的组件被紧密地密封，但仅在端盖上有接缝，该接缝的可见性是很低的。它是一较为简单，好看的防破裂灯。
黏胶最好在较高的温度下在长时间内能抵抗老化，例如82℃(180°F)。所用的胶带最好是较软的丙烯酸胶带，具有较高的黏性。
采用这种双面胶带大为有利于制造过程。可方便地控制所用黏胶层的黏性和尺寸，并且可采用自动化或者半自动化设备施加该胶带。
根据本发明，还通过采用一弧形的灯组件达致上述目的，在该灯组件中设置了两个分离的套管部分。使套管部分成弧形以符合灯管的形状。将两个套管部分绕灯管组装并沿接缝相互连接，此外将如此形成的套管的端部连接在灯管的端部上。
最好，通过针对直的灯组件所描述的上述方法，将套管的端部连接在灯管的端部上，其中优选呈双面胶带形式的黏胶被施加在灯管的端部上，而套管的端部被压缩在黏胶上。
套管部分在其边缘处最好具有凸缘，并且通过采用黏胶或超声波焊接将套管的两个部分沿凸缘连接在一起。
最好，用与针对上述直的套管所描述的热塑树脂相同的材料模制套管部分。
本发明可归纳如下。通过将一圆柱形的灯管封闭在一无缝的不易破碎的套管内形成一防破裂的灯组件，该套管在其各端部处被密封在灯管的一端上。直的灯组件的制造过程是在直的灯管的各端施加黏胶，最好通过绕灯管的各金属端盖缠绕双面转移胶带，将灯管插入所述套管，用套管的端部覆盖缠绕在灯管各端上胶带，并通过热密封将套管的端部压缩在胶带上。一弧形灯组件的制造过程是模制弧形套管的两个半部，其形状与弧形灯管相配。对弧形灯管的端部施加黏胶，用黏胶或通过超声波焊接将套管的两个半部固定在一起，并通过直的灯组件所用的相同方式将套管的端部连接在灯管的端部上。
本发明的其他目的，方面，特征和优点将列在并披露于下面的详细描述和附图中，后者给出了本发明的一优选实施例，但绝对不应当被认为限制了本发明的范围。
图1是根据本发明构成的一直的防破裂灯组件的侧视图，局部是剖开的并且局部是截面图；图2是根据本发明构成的一弧形的U形灯组件的分解透视图；图3是沿图2中3-3线所取的剖视图；图4是沿图2中4-4线所取的剖视图；图5是根据本发明构成的圆形灯组件的透视图。
图1示出了一防破裂灯组件1的一端。该组件的另一端(未示出)与所示的一端成镜像。灯组件1包括一传统的荧光灯管10，一保护套管18，和压敏黏胶20。灯管10包括一大致圆柱形的玻璃管12，该玻璃管在各端略微地逐渐缩小并终止于一杯状的金属端盖14，后者具有一周边凸缘部分16，其直径小于管12的直径。端盖14包括一连接于传统的电接触端或电极22的传统灯座部分(未示出)。可以使用任何传统的接触装置，例如一单头连接器，一凹入的双触点连接器等。
将灯管10插入套管18，并最好通过热收缩压缩该套管的端部24，以与黏胶20紧密接触，从而将保护套管的端部密封在凸缘16上。
保护套管18最好是一不易破碎的、透明的和可热收缩的聚合物套管，如聚碳酸酯套管。一种特别适用的透明且可热收缩的管状聚碳酸酯材料由3M公司以牌号为PC-3207，T-13型销售。这种材料的内径约为3.85cm(1.517英寸)，外径约为3.93cm(1.547英寸)，壁厚约为0.04cm(0.015英寸)。这种优选材料对于可见光而言是透明的，但对于波长高达390nm的紫外线而言大致上不透明的。它不会在任何程度上随时间而变黄。
作为选择，套管18由具有一种主导颜色的半透明材料构成，例如金色，红色，蓝色，绿色等。不论是透明的还是半透明的，在持续暴露于灯12产生的紫外线辐射和热量期间，套管18需基本上保持其清晰度。
此外，套管18的内径最好略大于灯12的外径。这种直径上的差沿灯组件1的大部分长度提供了一个小的环形间隙“C”。该间隙大到足以方便地允许灯管插入该套管，但小到足以保证从灯管发出的热充分地耗散。
黏胶20是一种抗高温的黏胶，以在套管18的内表面和凸缘16的外表面之间提供一机械的密封。黏胶20最好是一种软的丙烯酸压敏黏胶。黏胶20亦用作一潮气阻隔并协助保持一气密的密封。
一种特别有利的黏胶是由3M公司在一“转移”带上提供，以“969带”的牌号，一种“ATG带”，销售。这种双面胶带约为0.013cm(0.005英寸)厚，并具有牌号为“A-60”的黏胶，该黏胶具有很高的初始黏性以及良好的剪切保持能力。黏胶A-60可黏结大多数金属和塑料以及多种其他材料。969带具有清晰和防紫外线的进一步优点。业已发现，969带即使在持续暴露于灯12产生的光线和热量之后仍可保持其清晰度。它被列为可抵抗高达82℃(180°F)的温度约数个星期或数个月的时间。
根据新的制造方法，通过绕各凸缘16两次缠绕双面胶带20并将灯12插入套管18直至套管18的端部大致与灯12的端部对齐，来制造防破裂灯组件1。通过缠绕两次，可尽量减少在带的覆盖区内存在任何间隙。
然后，在灯12的各端，使得套管18在凸缘16上延伸的部分热收缩并压缩以在套管18和凸缘16之间形成一黏结密封。
热收缩过程最好包括对套管18的端部以约82℃(180°)的温度施加热量，时间约为12至15秒。该收缩施加了一中等的压力，足以压缩各套管端部并将其直径减少到凸缘16的直径加上带20的厚度。
由于热封温度较低，套管收缩但不致融化。其优点是不会由于融化出一个薄点或通孔而削弱该套管。
由收缩施加的压力将套管端部黏结在带20的黏胶上。由于黏胶也可良好地黏结于金属，所以在灯的各端部形成一牢固的黏结和密封。
尽管最好通过工艺过程收缩套管端部，但这并非是必须的。可能简单的夹紧或卷边就足够了，取决于灯管和凸缘16的尺寸，套管材料的柔性，和所用黏胶的类型。
通过在套管的各端上滑过一个可热收缩的塑料圈，用一个热吹风机对塑料圈施加热量，而使得塑料圈和套管端部收缩并取下该塑料圈，可完成该热收缩。
作为一种选择，一个较热的块体最好设置有一个孔，该孔略大于凸缘16的外径。沿纵向将套管和灯的一端推入该较热块体上的孔，块体加热套管端部而使得套管在带上热收缩。对灯组件的各端均采用这一方法。
上述方法适合于手工操作，全自动化，或者全或半自动化。
在一种自动化或半自动化的生产方法中，在第一工位，使胶带与衬垫材料分离，并将一条胶带卷绕在各凸缘上并切断。可采用一缠绕机(未示出)或用手设置该胶带。作为选择，甚至可绕各凸缘16都施加一黏胶涂层。
预先切成适当长度的施加有黏胶的灯管和套管被送入一第二工位，在此一推动机构(未示出)将各灯管推入一套管。作为选择，可人工完成插入。
然后，将由套管保护的灯管输送到一加热设备，后者具有两个隔开的加热夹具或较热块体，它们容纳套管端部并使两个套管端部同时热收缩12-15秒。作为选择，这一步亦可用手工完成。
在此之后，将灯组件包装以便运输。可以在工位之间采用输送带或其他输送设备以输送灯组件。
在偶然的情况下，对灯组件的震动可能导致灯12在套管18内破碎。但是，套管18本身不会破碎并将包含灯管的碎片和荧光材料，这样就防止了碎片逃逸到组件1之外。
防破裂灯组件只有很少的零件和接缝，并具有对许多用户而言十分重要的光滑、无缝的外观。
图2是一分解透视图，示出了本发明的弧形灯组件30的三个基本构件。该组件包括一U形的荧光灯管32，具有金属端盖38和40，以及连接器管脚42和44。这种灯管用来为较短的灯提供较强的光线输出，并节省使用它们的照明设备的结构成本。
组件30还包括一对套管部分一下套管部分34和一上套管部分36。各套管部分成形为类似灯管32的形状，这样当与套管的其他部分一起组装时套管部分将紧密地绕灯管配合。
套管部分34和36由防破裂塑料片材制成，通过用热塑树脂如聚碳酸酯注模制造，类似于制造图1所述的套管18。
从图3可见，各套管部分34和36在剖面上是半圆形的。此外，在其两个边缘处，各套管部分具有一凸缘。下套管部分34具有一外凸缘54和一内凸缘56。上部36有一外凸缘60和一内凸缘58。
在制造灯组件30时，首先两个套管部分34和36被模制成具有这样的尺寸，即形成一个在直径上略大于灯管32的直径的套管。
对灯管的金属端盖38和40施加黏胶。这最好通过绕端盖缠绕两层双面胶带62(见图4)来完成，其方式与上面参照图1的灯组件所描述的相同。
然后，将灯管32放在下套管部分34上，并将部分36置于灯管的顶部。通过在将凸缘挤压在一起之前在内、外凸缘上施加黏胶，或通过超声波焊接，绕灯管的周边形成接缝。套管部分36的端部以50和52表示对于套管部分34则以48和46表示。这些端部被压缩在胶带62上，以将套管部分的端部固定在端盖上。
最好通过热收缩将套管部分的端部压缩在胶带上，如结合图1所示实施例所描述的。
图5是一圆形灯组件64的透视图，包括一传统的圆形荧光灯管66，带有在内、外接缝72和74处连接在一起的圆形套管部分68和70，如参照图2-4所描述的。如周知的，灯管具有端盖76和78以及连接器管脚80。按结合图1-4所描述的方式，将套管部分连接在端盖76和78上。
这样，本发明提供了一种绕弧形细长灯管(如荧光灯管)紧密密封的、防破裂的罩。绕灯管形成的套管是高度透明的，长寿的和紧密密封的，以防止在灯管破裂时玻璃片及其元件四处飞溅。
尽管这里详细描述了本发明的说明性实施例及其改进，应当理解本发明并不限制于这些具体的实施例和改进，本领域熟练技术人员可以实现其他改动和改变而不超出后附权利要求书所限定的本发明的范围和精神。
本发明的优点包括提供了一种组件，具有最少量的分立零件和接缝，没有可见的接缝，对于理想的光线是透明的，不会随加热和/或时间变色。
提供了一种装置，其结构简单，较易适应自动化或半自动化生产，并可以较现有装置低的成本制造。
提供了一种灯组件和方法，它可有效地提供弧形的灯管，带有防破裂的保护罩或套管。
提供了一种弧形的灯组件，其制造和使用简单且廉价，其中灯管具有一防破裂的罩，后者寿命较长，几乎没有改变和衰减地透过光线。
权利要求
1.一种防破裂的细长弧形灯组件(1，30，54)，包括一细长的灯管(10，32，66)，具有第一和第二端部(14，38，40，76，78)，所述灯管沿其纵向被弯曲，第一和第二细长的套管部分(18，34，36，68，70)，由防破裂透光材料制造，各所述部分具有与所述灯管的形状相配的弧形，所述套管部分被紧固在一起以形成一套管(18，34，36，68，70)，具有封闭所述灯管的壁，所述套管具有第一和第二端部(24，46，48，50，52)，分别位于所述灯管的所述第一和第二端部附近并与之紧固。
2.如权利要求1所述的组件，其中所述灯管(32)是U形的。
3.如权利要求1所述的组件，其中所述灯管(66)是圆形的。
4.如权利要求2或3所述的组件，其中借助于从由黏胶和超声波焊接所组成的组中所选择的手段，将所述部分(34，36，68，70)沿纵向延伸的接缝(54，56，58，60，72，74)固定在一起。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的组件，其中借助于黏胶，将所述封闭件(18，34，36，68，70)的各所述端部(24，46，48，50，52)固定在所述灯管(10，32，66)的其中一个所述端部(14，38，40，76，78)上。
6.如权利要求5所述的组件，其中所述封闭件(18，34，36，68，70)的各所述端部(24，46，48，50，52)被压缩在所述灯管(10，32，66)的所述端部(14，38，40，76，78)上。
7.如权利要求5或6所述的组件，包括至少一层绕所述灯管(10，32，66)的各所述端部(14，38，40，76，78)延伸的双面胶带(62)，所述封闭件(18，34，36，68，70)的各所述端部(24，46，48，50，52)压缩在胶带的所述层之一上。
8.如权利要求2-7中的任一项所述的组件，其中所述灯管(32，66)具有一纵轴线和一对纵向边缘，各所述部分(34，36，68，70)在垂直于所述纵轴线所取的剖面上大致是半圆形的，并在各所述边缘处有一纵向延伸的凸缘(54，56，58，60，72，74)，后者连接在另一所述部分的相应凸缘上。
9.一种防破裂的细长弧形灯组件，包括一细长的灯管(32)，具有第一和第二端部(38，40)，所述灯管沿其纵向被弯曲，所述灯管呈U形并大致是圆柱状的；第一和第二细长的U形套管部分(34，36)，各具有半圆形剖面和一对纵向延伸的凸缘(54，56，58，60)，并由防破裂透光材料制造；所述套管部分(34，36)在所述凸缘(54，56，58，60)处被紧固在一起以形成一封闭所述灯管(32)的套管(18，34，36，68，70)；所述套管具有第一和第二端部(46，48，50，52)，它们各被固定在所述灯管(32)的其中一个所述端部(38，40)上，并通过套管端部(46，48，50，52)和灯管端部(38，40)之间的双面胶带(62)被密封于其上。
10.一种制造防破裂的细长弧形灯组件(30，64)的方法，所述方法包括的步骤为成形一对由防破裂透光材料制成的细长套管部分(34，36，68，70)，所述套管部分被弯曲并成形以配合在一起，而形成一个封闭弧形灯管(32，66)的套管，所述套管有一对端部(24，46，48，50，52)，绕所述弯曲的灯管(10，32，70)组装所述套管部分(34，36，68，70)，并相互固定所述部分，和将所述套管的所述端部(46，48，50，52)固定于所述灯管的所述端部(14，38，40，76，78)。
11.如权利要求10所述的方法，其中将所述套管部分(34，36，68，70)固定在一起的步骤选自由采用黏胶和采用超声波焊接所组成的组。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中所述成形步骤包括用热塑材料模制所述套管部分(34，36，68，70)。
13.如权利要求10至12中任一项所述的方法，其中将套管端部(24，46，48，50，52)固定在灯管端部(14，38，40，76，78)上的步骤包括用黏胶将所述套管端部黏结在所述灯管端部上。
14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述套管固定步骤包括在将所述灯管和所述套管部分带到一起之前绕所述灯管(32，66)的各端部(14，38，40，76，78)缠绕至少一层双面胶带(62)，和将所述套管端部压靠在所述双面胶带(62)的所述层上。
15.如权利要求10至14中任一项所述的方法，包括的步骤为对所述灯管(32，66)的各端部(14，38，40，76，78)施加黏胶，和将各所述套管端部(24，46，48，50，52)热收缩在其中一个所述灯管端部上。
全文摘要
通过将一弧形灯管封闭在一不易破碎的套管内形成一防破裂的灯组件(1,30,64),该套管在其各端部(24,46,48,50,52)处被密封在灯管的一端(14,38,40,76,78)上。防破裂的弧形灯组件(1,30,64)的制造过程是在弧形灯管的各端施加黏胶,最好通过绕灯管的各金属端盖(14,38,40,76,78)缠绕双面转移胶带(62),将灯管插入所述套管。防破裂的弧形灯组件(1,30 64)的制造过程是:模制弧形套管的两个半部(34,36,68,70),其形状与弧形灯管相配。对弧形灯管的端部施加粘胶,用黏胶或通过超声波焊接将套管的两个半部固定在一起,并将套管的端部(24,46,48,50,52)连接在灯管(10,32,66)的端部(14,38,40,76,78)上。
文档编号H01J61/34GK1276915SQ98810320
公开日2000年12月13日 申请日期1998年5月25日 优先权日1997年9月2日
发明者迈克尔·F·西卡 申请人:迈克尔·F·西卡