专利名称：带有寿命终止结构的低压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一低压电弧放电灯，其包括一带至少一密封端的放电管。该密封端包括一由引入线支撑的灯丝。该灯设置有寿命终止结构。
背景技术：
低压放电灯在本领域中是公知的。在至少一个灯丝上的电极发射材料耗尽时这些灯表现出一特有的失效。这种缺陷形式下文称之为灯的寿命终止。当发射材料从灯丝上消失时，灯的电压增加，于是放电管中的电弧电流基本消耗了电极上增加的功率。结果是，产生不希望的发热效果。
已提出几种解决方案来限制灯的不希望的性能。美国专利No.5,210,461公开一种带寿命终止结构的灯，其包括与放电灯的壁部物理接触的灯丝。在由于寿命终止效应灯丝被加热时，壁部的直接发热使其碎裂。电弧由进入放电管中的外部大气熄灭。这种方案的缺点是，灯丝会刮伤放电管内的荧光粉，有害地影响灯的外观。另外，壁部的局部发热使放电管的碎裂加剧。因此，须在放电管的端部提供一外罩盖。
美国专利No.5,446,340公开一种设置有放电管结构弱化部的放电灯。该结构弱化部形成在该管子的夹紧端。该结构弱化部的目的是在夹紧端的温度超过正常工作温度时使该管子破裂。这种方案的缺点是，管子的破裂仅仅在相对长的时间后才会发生。在这个时间内，积聚端的发热使得灯的塑料壳体熔化。塑料的熔化会产生刺激的气味，还会启动烟监测器装置，发出故障报警。
因此，需要一种低压放电灯，其在电子发射材料耗尽后在相对较短时间内具有可控的寿命终止损坏而不会使塑料壳体熔化，而且可以经济地制造该灯。
发明内容
在本发明的实施例中，提供一种低压电弧放电灯，其包括一带至少一密封端的放电管。密封端包括一用于形成放电电弧的灯丝。该灯丝由引入线支撑。放电灯还包括一连接元件，其在该放电管内横向地连接引入线。该连接元件由绝缘材料制成。把连接元件的横向尺寸选择成，在放电灯的寿命终止时不使放电电弧超出连接元件。
如上所述，术语“寿命终止”限定为由于灯丝的电子发射材料消失或耗尽引起灯的失效。这种失效效应在本领域中是公知的并且描述于美国专利5,210,461中。
在该灯的进一步净化中，可以预见该放电管包括一在连接元件附近的结构弱化部。该结构弱化部可以采取不同的形式，最有利的是将放电管的壁厚减小。
该结构弱化部在放电电弧冲击管壁时有助于保证放电管的破裂。可选地，使连接元件熔化，管壁在与热的熔化材料物理接触时破裂。
建议使用的结构弱化部是在灯壳体外部的灯构形。以这种方式基本防止了灯壳体自身的熔化，并避免了上述负面效应。
参照附图，现描述本发明，其中图1示出低压放电灯的示意性结构；图2是图1的放电管端部段的局部放大剖视图，其示出灯丝的构形；以及图3是沿图2的III-III线所取的放电管的端部段的另一剖视图。
具体实施例方式
现参照图1，其示出一低压电弧放电灯1。该灯1具有一放电管2，其带有至少一密封端，一般为两个或更多个密封端。图1的灯1具有两平行放置的放电管部段21、22，它们通过颈部23在管部段21、22的上端互连。
放电管2机械地支撑在灯壳体3上。灯壳体3至少部分围绕放电管2。换言之，灯壳体3覆盖放电管2的密封端31、32。准确地讲，管部段21、22的密封端31、32位于灯壳体3内，而管部段21、22的主要部分在灯壳体3外部。灯1是一种由淀积在放电管的内表面上的荧光粉发光的类型，该荧光粉由放电电弧激励。放电电弧的电子从加热的灯丝4发出。(见图2及3)灯丝4含在放电管2的密封端31、32内。灯丝4由引入线41、42支撑。此种放电灯结构本身是公知的。该灯壳体3也包括灯电子镇流器电路5。在典型的实施例中，灯壳体3装备有螺旋终端8，其配合入标准螺旋插座中(未示)。
在灯1的灯丝结构中还有一种连接元件6。这种连接元件6由绝缘材料制成，其在放电管内把引入线41、42横向地连接。一般地，这种连接元件6由玻璃制成，习惯上称为“玻珠”，其主要功能是为引入线41、42提供相互机械支撑。此种玻珠的支撑功能是公知的，参见美国专利文件5,210,461。
在实施本发明的灯中，该连接元件6还在发生寿命终止效应时起促进灯的可控失效的功能。为此目的，把连接元件6的横向尺寸选择成在放电灯的寿命终止时不允许放电电弧蠕变超过该连接元件。术语“横向尺寸”指包括有灯丝4和连接元件6的管部段的主轴线相切的尺寸。在所示实施例中，就是基本与管部段21、22的轴线垂直的连接元件6的尺寸，即连接元件6的直径，如下所述。
准确地讲，使连接元件6的尺寸成为，在灯丝4和引入线41、42的上端51、52已烧落时放电电弧必须撞击放电管2的壁部7，或者连接元件6，或者两者。引入线41、42的烧落是在电子发射材料耗尽之后。在这种情形下，阴极灯丝发光一定时间，通常不超过几分钟或更少，然后断裂。阴极势降电压增加，但是镇流器电路仍向该灯供电，尽管有增加的灯电压。因此，把放电电弧维持在剩余阴极杆上直至剩余杆烧落，即放电管2的密封端31、32区域中的引入线41、42的上端。在这个过程中，由灯吸收的电压增加，密封端31、32的温度也增加。然而，由于连接元件6的热绝缘效应，使在连接元件6和灯壳体3之间的密封端31、32的区域受热较少。
在引入线41、42的上端烧落后，使放电电弧撞击引入线41、42的下端，即在连接元件6之下在连接元件6和密封端31、32之间。在该情形下，由于放电管2的壁部7的内表面与连接元件6之间的狭窄间隙33，电弧可有效地冲击该壁7。
可选地，或同时，电弧继续撞击引入线41、42的剩余上端51、52，但由于它们继续减小的尺寸，实际上是撞击连接元件6。
随后灯1停止以可控方式工作，因为发生下述效应之一或两壁部7直接在放电电弧的热效应下碎裂，或连接元件6由于放电电弧的热效应熔化。由于该熔化，连接元件6触及壁部7，于是壁部7在该熔化材料的突发热应力作用下碎裂。在任何情形下，环境空气通过泄漏进入放电管2，把放电电弧熄灭。
为了促进该管2的可控碎裂，放电管2包括一在连接元件6附近的结构弱化部。为了方便，实际上把结构弱化部实现为一对放电管壁7的薄化部。事实上，从制造角度看，通过在放电管壁7上产生一糙化区域61完成该结构弱化部。可方便地用喷粒处理或砂轮(摩擦盘)或可选地用激光热处理制成该糙化区域。可容易地把这些糙化方法结合入制造灯的方法中。由糙化或其它类型的结构弱化引起的壁厚减小不会对放电管产生大量的机械弱化。由于这是在放电管2的壁厚大体均匀且材料没有应力处完成，所以实际上改型不会对该灯的整个机械稳定性产生影响。
如图2及3所示，连接元件6基本是盘型，然而也可使用其它基本圆的形状。明显最好连接元件6的外轮廓吻合放电管2的内剖面，至少在连接元件6的区域内。
为了保证间隙33的均匀宽度，盘型连接元件6的主平面垂直于放电管2的轴线。考虑到通常放电电弧的功率密度，建议连接元件6的直径D不小于放电管内径的80％。常用管内径为8-10毫米，意味着放电管2的内表面和连接元件6之间的距离，即间隙33的宽度不大于0.8-1毫米。最好使间隙33的尺寸更小，如约0.3毫米，但是把间隙33选择的太小会需要高的组装加工精度，其反过来会负面地影响制造成本。
一般地，连接元件的厚度W是放电管壁厚的1.5-4倍，方便地约为2-4毫米。如上所述，连接元件可由玻璃制成。这与壁部7的材料一样，其优点是在放电空气中不会有潜在的玷污材料。由于连接玻珠一般是灯丝支撑结构的一部分，可将现有制造设备容易地改型而不需要更多的成本。仅需把现有玻珠的尺寸调节成各种放电管尺寸。
最后，应注意到，具有正确尺寸的连接元件6和放电管2的相关结构弱化部允许碎裂以及把热传递到远离灯壳体3的区域。例如，如图2所示，放电管2的糙化部61(图中以锯齿形剖面示出)仅形成在壁部的受限区域。一般地，糙化部61沿放电管2的方向的宽度不大于5-10毫米。该糙化部61局部地位于灯壳体3的外侧，即在管部段21、22的不由灯壳体3覆盖的那些区域。
图中所示的实施例是带有配合入螺丝灯座(也称为Edison型灯座)的终端的灯。然而，该灯可具有其它类型的终端。公知地，通常所谓的插入式终端和灯座与紧凑荧光灯一起使用。已知把镇流器电子装置放入与支撑放电管的壳体不同的壳体中，从而可把功能不良的放电管抛弃，但是镇流器的昂贵的电子元件还可与另一放电管一起使用。在该情形下，在该两壳体之间还有一插座式连接，促进替换放电管。
不把本发明局限于所示的以及所公开的实施例，但是可在本发明的范围内可允许其它元件、改进以及改型。例如，带有不止两平行管部段的灯也适合于配备所述寿命终止结构。在该灯的情形下，可方便地用砂轮或激光束进行糙化处理，因为仅有那些包括灯丝结构的管部段需要处理。
权利要求
1.一种低压电弧放电灯(1)，其包括一带有至少一密封端(31，32)的放电管(2)，该密封端(31，32)包括用于形成放电电弧的灯丝(4)，该灯丝由引入线(41，42)支撑，以及还包括一由绝缘材料制成的连接元件(6)，该连接元件(6)在所述放电管(2)内横向地连接所述引入线(41，42)，把连接元件(6)的横向尺寸选择成，在所述放电灯(1)的寿命终止时不允许所述放电电弧超出所述连接元件(6)。
2.如权利要求1所述的放电灯，其中，所述放电管(2)包括一在所述连接元件(6)附近的结构弱化部(61)。
3.如权利要求2所述的放电灯，其中，所述结构弱化部(61)是所述放电管壁(7)的薄化部。
4.如权利要求2所述的放电灯，其中，所述结构弱化部是所述放电管壁(7)的糙化部。
5.如权利要求4所述的放电灯，其中，所述糙化部用喷砂处理制成。
6.如权利要求4所述的放电灯，其中，所述糙化部用砂轮处理制成。
7.如权利要求4所述的放电灯，其中，所述糙化部用激光热处理制成。
8.如权利要求1所述的放电灯，其中，所述连接元件(6)基本是盘型。
9.如权利要求8所述的放电灯，其中，所述盘的主平面与所述放电管(2)的轴线垂直。
10.如权利要求8所述的放电灯，其中，所述连接元件(6)的直径(d)不小于所述放电管(2)的内径(D)的80％。
11.如权利要求8所述的放电灯，其中，所述连接元件(6)的厚度是所述放电管壁(7)壁厚的1.5-4倍。
12.如权利要求1所述的放电灯，其中，所述放电管(2)和连接元件(6)之间的距离不小于0.3毫米。
13.如权利要求1所述的放电灯，其中，所述连接元件(6)由玻璃制成。
14.如权利要求1所述的放电灯，其中，该灯包括许多平行放置的互连放电管部段(21，22)。
15.如权利要求14所述的放电灯，其中，该灯包括一至少局部围绕至少一放电管部段(21，22)的灯壳体(3)，所述结构弱化部位于所述灯壳体(3)外部。
16.一种低压电弧放电灯，其包括一带有至少一密封端(31，32)的放电管(2)，所述密封端(31，32)包括一用于形成放电电弧的灯丝(4)，该灯丝由引入线(41，42)支撑，以及还包括一由绝缘材料制成的连接元件(6)，该连接元件(6)在所述放电管(2)内横向地连接所述引入线(41，42)，所述放电管(2)包括一在所述连接元件(6)附近的结构弱化部(61)，以及把连接元件(6)的横向尺寸选择成，在所述放电灯(1)的寿命终止时不允许所述放电电弧超出所述连接元件(6)。
17.如权利要求16所述的放电灯，其中，所述结构弱化部(61)是所述放电管壁(7)的薄化部。
18.如权利要求16所述的放电灯，其中，所述结构弱化部是所述放电管壁(7)的糙化部。
19.如权利要求16所述的放电灯，其中，所述连接元件(6)基本是盘型。
20.如权利要求16所述的放电灯，其中，所述连接元件(6)由玻璃制成。
21.如权利要求1所述的放电灯，其中，该灯包括一至少局部围绕至少一放电管部段(21，22)的灯壳体(3)，所述结构弱化部(61)位于所述灯壳体(3)的外部。
全文摘要
本发明公开一种低压电弧放电灯(1)，其包括一带有至少一密封端(31，32)的放电管(2)，该密封端(31，32)包括用于形成放电电弧的灯丝(4)，该灯丝由引入线(41，42)支撑，以及还包括一由绝缘材料制成的连接元件(6)，该连接元件(6)在所述放电管(2)内横向地连接所述引入线(41，42)，把连接元件(6)的横向尺寸选择成，在所述放电灯(1)的寿命终止时不允许所述放电电弧超出所述连接元件(6)。
文档编号H01J61/00GK1392591SQ0212328
公开日2003年1月22日 申请日期2002年6月14日 优先权日2001年6月15日
发明者L·班库蒂, I·沃尔兴, N·本科, F·帕普 申请人:通用电气公司