专利名称：具有热平衡引入线的钡－硅玻璃灯的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及车辆使用的白炽灯泡。
2.相关技术美国专利6,469,443公开了一种指示车辆转弯信号所使用的白炽灯泡，这种灯泡中的发光元件密封在玻璃罩中，通过穿过玻璃罩的引入线与其外部电源电连接。玻璃罩是一种硅酸钡基的玻璃，基本上不含镉，但包含有一定数量的锶，能使玻璃呈现出琥珀色。尽管这种罩材料能够达到所期望的目标，但人们发现它们通常与许多现有的引入线材料不能兼容。在灯装置反复加热和冷却的循环过程中，引入线不时地分离然后再连接壳材料，导致在引入线与壳的界面上应力集聚、发生破裂和/或损坏。本发明的目标就是要克服或明显地减少那些使用钡-硅(barium-silica)玻璃罩的照明设备的有关缺点。
发明内容
根据本发明制造的一种灯装置包括一个密封的玻璃罩，一种发光元件置于罩中，并与至少一根穿过玻璃罩的引入线电连接，引入线在从室温到520℃的温度范围内预设有热膨胀系数。玻璃罩使用钡-硅玻璃制造，这种玻璃基本上不含镉，对同样从室温到520℃的温度范围具有一个基本与引入线相同的热膨胀系数，从而可以事先排除当灯装置反复加热和冷却的循环过程中在引入线与壳界面上发生应力集聚、分离、破裂或损坏。
因此，本发明提供的钡-硅玻璃罩的优点是基本不含镉，与引入线匹配，其热膨胀系数在相同的温度范围上基本与引入线的相同。因此，这种玻璃罩材料可以与引入线一起膨胀和收缩，从而降低因玻璃罩材料与引入线两者之间的热膨胀系数不同而产生的应力和可能导致的损坏。
根据本发明的进一步优点，特别是本发明的另一个方面，我们发现，用于引入线的一种镍-铬-铁基的合金材料在其热工特性上与玻璃罩材料的热工特性匹配。此外，根据进一步的另一个特殊方面，这种合金，其组成包含约42.5重量％的镍、5.75重量％的铬、0.5重量％的锰、0.25重量％的硅、0.07重量％最大量的碳和配重的铁。在相同的温度范围上，这种材料显示的热系数特征基本与玻璃材料的相同。即使是有所偏差，这种偏差也不足以引起任何性能问题。
结合附图阅读以下的详细描述，可以更容易地理解本发明的这些和其它特征和优点，其中图1是根据本发明目前一个优选实施例制造的车灯的正视图；图2是图1所示灯的侧视图；图3是一个放大的、沿图1的3-3线的截面图；和图4表示玻璃罩材料对一个温度范围的热膨胀曲线。
具体实施例方式
参看图1和图2，灯10通常包括一个内含灯丝部件14、支撑外套16的密封玻璃罩12。这种灯10通常用于车辆，特别是汽车。正以为如此，术语“车灯”意即符合一种或多种汽车规定或标准的灯，本领域的技术人员都熟知这种规定或标准。玻璃罩12用玻璃制造，包括一个密封的下部18和一个上部20，上部20具有一个密封的内区22，充有惰性气体24。
灯丝部件14包括一对细丝26和28，多根引入线或支撑线30-32，以及一个玻璃桥34。玻璃桥34除了为整个灯丝部件14提供进一步的结构支撑外，它还使引入线保持电隔离。正如人们所熟知，两根细丝26和28在内区22中相互隔离，能够独自工作，可以用来提供两种不同级别的灯照明。下部细丝26由从细丝26向下伸出的引入线30支撑，该细丝通过桥34进入到呈楔形底座形的密封下部18。这些引入线30通过楔形底座18延伸到玻璃罩12外表面36上一个暴露的位置，尤其是它们伸出楔形底座的最低边，沿外表面36向上，终止在外套16之下的一个保护位置。这种构造提供了一个引入线30的暴露的部分，使灯能在线路中电连接，引入线30截至于外套之下能有助于防止线的暴露部分无意中向外弯曲而脱离楔形底座18。外套16是一个有弹力的塑料部件，能够使灯10牢固地但可移动地与一个常规的插座(图未示)连接。在塑料套与普通插座夹的作用下，使灯能够以人们熟知的方式保留在插座中。美国专利第5,486,991号公开了一种为灯10适合使用的插座，这一专利的内容整体引用在此作为参考，但它对本发明来说并非必要的。
图2中所示横向弯曲的引入线31支撑上部细丝28，以便与下部细丝26保持适当的间隔，但另一方面则如引入线30以同样的方式穿过壳12向下延伸到外表面36上一个暴露的位置。引入线30和31在楔形底座18的结构更清楚地显示在图3的横截面图中。再看图1，上部细丝28还得到第三根支撑线32的支撑，第三根支撑线32在细丝的中部提供了机械支撑。这根线32通过桥34向下延伸到楔形底座18，并截至于此，由于它不是用来为灯丝提供工作电源，它没有继续延伸到壳的外部。
制造壳的玻璃是采用钡-硅基的玻璃生产的，这种玻璃包含至少一定数量的氧化钡。玻璃的成分还可能包括其它诸如着色剂的添加剂。例如，玻璃可能含有一定数量的氧化锶，以便使玻璃呈现出所需的琥珀色。玻璃也可以是基本不含镉的钡-硅基的玻璃，这种玻璃含有约2到2.3重量％的氧化钡，5到6重量％的氧化锶，还可能含有其它的成分。在美国专利第6,469,443号中还可以发现该族一些合适的成员的具体例子，该专利的内容引用在此作为参考。
为了生产这样的灯，玻璃首先制成细长的玻璃管，然后将玻璃管切割成适当长度的节段，供生产单个灯泡使用。采用加热将切割的玻璃管节段的一端软化，然后向球体中吹气，再经过切割就可以生成单个的灯泡。这一方法也可以使用模子来实现，当玻璃管软化生成图1和图2所示的膨大的上部20时，利用气压使管子扩大，然后将灯丝部件14插入玻璃管的另一端，这种灯丝是使用桥34将引入线和细丝固定在一起成为单个部件而预先制成的。下一步是生产含有发光元件的密封壳，它是首先加热和软化引入线穿过的壳开口端，然后捏紧软化的开口端而封闭开口端将其密封，使发光元件保留在密封的保护环境中。采用模压可以实现这种密封，并形成楔形的下部18。为了加工玻璃，软化点温度大约是690℃，也可以在大约1150℃时加工。一旦成形，灯泡装置加热到约482到520℃(低于软化点温度)进行煅烧，然后在控制的速度下冷却，释放玻璃泡中的应力。
本发明认识到，本发明所考虑的钡-硅玻璃家族具有其独特的某些热膨胀特征。在其生产、热处理以及一定程度上的工作期间，当玻璃冷却时，玻璃会在整个温度范围(即从室温到1150℃的工作温度)以不同的速率收缩。我们还进一步认识到，在不同的温度下，埋入在楔形底座中的引入线30和31的膨胀、收缩程度也不相同。就电传导而论，尽管有许多材料均适合作为引入线的材料，但我们发现了一种特殊的镍-铬-铁基的合金，在温度范围从室温到最高的热处理温度520℃时，其热膨胀特征基本与钡-硅玻璃的相同，图4显示了钡-硅玻璃的热膨胀曲线。生产引入线30和31的材料也具有基本相同的膨胀曲线，尽管在整个温度范围上其曲线不尽完全相同，但是从热处理温度下降到室温的范围内，曲线基本相同。这些引入线的组分包括大约42.5重量％的镍、5.75重量％的铬、0.5重量％的锰、0.25重量％的硅、0.07重量％最大量的碳和配重的铁，用来生产引入线的这种材料在市场上可以从Carpentry Technology Corporation生产的商品代号为“Car Tech 42-6”得到。鉴于玻璃和引入线的热膨胀系数基本相同，它们在温度范围上基本以相同的速率一起膨胀和收缩，从而清除了或明显地降低了玻璃在引入线位置在加热或冷却期间因系数不匹配而导致的应力。这样，就不会发生当热膨胀特征不匹配时所经常出现的玻璃与引入线分离的现象，这种分离能够导致在灯泡密封环境应力集聚、破裂和可能的损坏。
据此，本发明提供了引入线的热膨胀特征基本匹配玻璃的热膨胀特征的钡-硅灯泡，使两者的系数能够匹配，防止在加热和冷却期间在玻璃与引入线界面上应力集聚、发生破裂和损坏。
用来生产引入线的优选材料是Carpentry Technology Corporation生产的商品代号为“Car Tech 42-6”的市售材料。
很明显，根据以上的介绍，本发明可能还存在着许多其它的修改和变化。所以，人们必须认识到，只要在随后所附的权利要求的范围之内，本发明还可以采用不同于这里所特别指定的方式实施。
(按照条约第19条的修改)1.一种灯装置，包括密封的玻璃罩；置于所述玻璃罩内的发光元件；至少一根穿过所述壳的引入线，所述引入线与所述发光元件电连接，且在室温到520℃的温度范围上具有预定的热膨胀系数；其特征在于所述密封壳是用钡-硅玻璃制造的，所述钡-硅玻璃基本不含镉，其在室温到520℃的温度范围上的热膨胀系数与所述引入线的相同，由此避免所述灯装置在反复的加热和冷却的循环过程中在所述引入线与所述壳的界面上应力的集聚、分离、破裂或损坏；所述至少一根引入线的组成包含约42.5重量％的镍、5.75重量％的铬、0.5重量％的锰、0.25重量％的硅、最多0.07重量％的碳和配重的铁。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述玻璃罩不含镉。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述玻璃罩包括一定量的氧化锶。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述玻璃罩包括2.3重量％的氧化钡。
5.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述玻璃罩包括氧化锶。
6.根据权利要求7所述的装置，其特征在于存在的所述氧化锶的量为5到6重量％。
权利要求
1.一种灯装置，包括密封的玻璃罩；置于所述玻璃罩内的发光元件；至少一根穿过所述壳的引入线，所述引入线与所述发光元件电连接，且在室温到520℃的温度范围上具有预定的热膨胀系数；其特征在于所述密封壳是用钡-硅玻璃制造的，所述钡-硅玻璃基本不含镉，其在室温到520℃的温度范围上的热膨胀系数与所述引入线的相同，由此避免所述灯装置在反复的加热和冷却的循环过程中在所述引入线与所述壳的界面上应力的集聚、分离、破裂或损坏。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述玻璃罩不含镉。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述至少一根引入线是用镍-铬-铁基的合金制造的。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述至少一根引入线的组成包含42.5重量％的镍、5.75重量％的铬、0.5重量％的锰、0.25重量％的硅、0.07重量％最大量的碳和配重的铁。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述玻璃罩包括一定量的氧化锶。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述玻璃罩包括2到203重量％的氧化钡。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述玻璃罩包括氧化锶。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于存在的所述氧化锶的重量％为5到6％。
全文摘要
本发明提供一种灯装置，具有由基本不含镉的钡－硅玻璃制成的密封罩，其内包含发光元件。引入线穿过所述罩与所述发光元件连接。玻璃罩和引入线在室温到520℃的温度范围上分别具有的热膨胀系数基本相互吻合以减少所述罩在界面处的应力和破裂。
文档编号H01J17/16GK101044588SQ200580033641
公开日2007年9月26日 申请日期2005年8月4日 优先权日2004年8月4日
发明者约翰尼·D·布赖恩特, 保罗·R·庞弗里 申请人:费德罗-莫格尔公司