專利名稱：制造有充氣外殼的電燈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電燈和制造方法。本發(fā)明具體涉及有充氣外殼的電燈。
背景技術(shù)：
在電燈制造時，往往需要給燈中許多部件提供受控的氣體以防止部件的過早失效，從而延長燈的工作壽命。例如，在電燈工作期間，白熾燈的燈絲或HID燈的電弧管暴露在即使非常少量的氧氣中會嚴重地使部件退化而導(dǎo)致燈失效，從而縮短燈的工作壽命。為了防止這些部件暴露在破壞性氣體中，熟知的方法是給部件提供受控的氣體，把部件包圍在外殼內(nèi)所含理想的氣體中。
許多燈的結(jié)構(gòu)是這樣的，它有固定在外殼開口端的燈芯柱。典型的燈芯柱是由玻璃管和排氣管構(gòu)成，玻璃管有一個或多個密封在該管擠壓端的電引線，而排氣管形成通過芯柱的氣體通道。當(dāng)芯柱固定到外殼的底部時，排氣管在外殼的內(nèi)部與外部之間提供唯一的氣體連通。一旦外殼被抽空以及隨后填充理想的充填氣體，芯柱排氣管就被密封，從而使外殼密封。
在具有芯柱結(jié)構(gòu)的電燈中，控制外殼內(nèi)氣體的熟知方法包括以下步驟通過芯柱排氣管抽空外殼內(nèi)的環(huán)境氣體，以及隨后保持真空或利用受控氣體回填充外殼，例如，惰性氣體。通過芯柱排氣管抽空外殼的熟知方法包括這樣的系統(tǒng)，它有一個或多個排氣泵和油潤滑回轉(zhuǎn)閥，按照機械方式泵浦外殼內(nèi)部的環(huán)境氣體。這種方法有幾個缺點。排氣泵和回轉(zhuǎn)閥是昂貴的，并要求化費大量時間和高成本的維護來運行。此外，回轉(zhuǎn)閥中的油可以霧化，然后在沖洗或填充過程中進入到外殼中。我們知道，油的存在對于各種類型電燈的運行是有害的。例如，油的存在可以造成金屬鹵化物燈中鈉的損耗并可以導(dǎo)致燈失效。
我們往往需要提供這樣的燈，其中外殼內(nèi)充填氣體的壓力在室溫下不同于大氣壓。例如，許多HID燈在外殼內(nèi)包含低于大氣壓的充填氣體，用于改進固定在燈殼內(nèi)電弧管失效時的碎片抑制。在制造有芯柱的電燈時，用于沖洗和填充外殼的真空泵系統(tǒng)還用于控制充填氣體的最終壓力。因此，控制充填氣體壓力的已知方法也具有利用真空泵系統(tǒng)排出外殼內(nèi)氣體的相同缺點。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個目的是避免現(xiàn)有技術(shù)中的許多缺陷并提供一種制造有充氣外殼的電燈的新穎方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造電燈的新穎方法，該方法不需要利用真空泵系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種沖洗和填充有芯柱燈的外殼的新穎方法，把充填氣體釋放到外殼的內(nèi)部。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造電燈的新穎方法，其中在密封芯柱排氣管的步驟中，外殼內(nèi)部對于不受控氣體仍然保持開放。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造電燈的新穎方法，其中在密封外殼之前，保持惰性外殼充填氣體與不受控氣體，例如，空氣之間的連通。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造電燈的新穎方法，該方法不需要利用真空泵系統(tǒng)以控制外殼內(nèi)所含充填氣體的最終壓力。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造電燈的新穎方法，其中在密封外殼之前，控制外殼內(nèi)所含充填氣體的溫度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造電燈的新穎方法，該燈在外殼內(nèi)有低于大氣壓的充填氣體壓力，其中在密封外殼時沒有壓力差。
在仔細研究本發(fā)明的權(quán)利要求書，附圖和以下優(yōu)選實施例的詳細描述之后，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員容易理解本發(fā)明的這些和許多其他的目的和優(yōu)點。


圖1表示按照本發(fā)明一方面制造單端HID燈的某些步驟。
具體實施例方式
本發(fā)明可用于制造有充氣外殼的各種類型和尺寸的電燈。僅僅作為舉例，結(jié)合制造有燈芯柱的HID燈描述本發(fā)明的某些方面，燈芯柱固定在外殼的單個開口端。
圖1表示按照本發(fā)明一方面制造單端HID燈的某些步驟。為了更清楚地描述外殼的沖洗和充氣過程，圖1中省略了芯柱引線，電弧管，和電弧管固定框架。參照圖1，把燈芯柱12密封到燈開口端處的外殼14上，因此，芯柱排氣管16在外殼14的內(nèi)部與外部之間提供唯一的氣體連通。
在芯柱12密封到外殼14上時，外殼14的內(nèi)部通常包含環(huán)境氣體。為了在外殼14內(nèi)提供受控的氣體，需要去除外殼中的環(huán)境氣體并給外殼填充理想的氣體。按照本發(fā)明的一方面，配氣探針20的配氣端18通過芯柱排氣管16插入到外殼14的內(nèi)部。然后，把理想的沖洗氣體分配到外殼14內(nèi)部以替換外殼14所包圍的環(huán)境氣體，從而沖洗外殼中的環(huán)境氣體。配氣探針20和芯柱排氣管16有合適的尺寸，因此，在探針20插入到外殼14內(nèi)部時，環(huán)境氣體可以通過排氣管16從外殼14的內(nèi)部排出。
可以控制沖洗氣體的流速和沖洗持續(xù)時間以確定從外殼14內(nèi)部替換的環(huán)境氣體量。沖洗氣體的流速可以設(shè)定為任何的實際速率，通常是在1/10與100標準立方英尺/小時(SCFH)之間。一旦流速調(diào)整到理想的流速，沖洗外殼14內(nèi)部的時間是由被替換的環(huán)境氣體量所確定。沖洗的持續(xù)時間與流速有關(guān)，它可以是短至5秒鐘或長至15分鐘。對于標準的金屬鹵化物ED37燈，流速通常調(diào)整到約10 SCFH和沖洗持續(xù)時間約為5分鐘。
在完成外殼沖洗之后，沖洗氣體的流動停止，而從配氣探針20釋放充填氣體到外殼14。無須從排氣管16中去掉配氣探針20，可以完成從沖洗氣體流動到充填氣體流動的轉(zhuǎn)變。充填氣體釋放到外殼14的速率和持續(xù)時間足以替換外殼內(nèi)部的沖洗氣體。
根據(jù)具體電燈類型的特定要求，選擇沖洗氣體和充填氣體的成分。通常，沖洗氣體是非活性氣體，例如，氮。充填氣體通常是選自氖，氬，氙，氪，或氮的一種或多種氣體。沖洗氣體和充填氣體也可以有相同的成分，從而避免在沖洗外殼中環(huán)境氣體之后替換沖洗氣體的步驟。
在某些情況下，可能要求在沖洗氣體和/或充填氣體中包含諸如氧氣的一定量活性氣體。例如，沖洗氣體可以包含一定量氧氣，并在沖洗過程中可以升高燈的溫度，以便去除燈中易揮發(fā)的碳氫化合物雜質(zhì)。
在外殼被充填氣體填充之后，從芯柱排氣管16中去掉配氣探針20并密封排氣管16，從而使外殼14密封?？梢岳贸Ｒ?guī)的方法密封排氣管16，例如，擠壓密封。
從以上的描述中可以看出，本發(fā)明提供一種沖洗和填充任何類型裝有芯柱的燈外殼的方法，該方法經(jīng)濟實用且容易實現(xiàn)自動化。本發(fā)明不需要利用成本高和需要精心維護的真空泵和回轉(zhuǎn)閥系統(tǒng)，用于沖洗和填充燈殼以得到外殼內(nèi)包含的受控氣體。
如以上所解釋的，往往需要在室溫下得到壓力不同于大氣壓的充填氣體。在本發(fā)明的另一方面，可以控制外殼14密封時的充填氣體溫度以得到理想的充填氣體壓力。在沖洗和填充過程中，保持充填氣體與外殼周圍的環(huán)境氣體之間的氣體連通，直至外殼被密封。因此，充填氣體在整個過程中保持與環(huán)境氣體相同的壓力。
為了得到低于大氣壓的充填氣體壓力，可以在密封時升高充填氣體的溫度，因此，外殼所包圍的充填氣體密度低于標準大氣壓和溫度下的充填氣體密度。一旦外殼被密封和充填氣體的溫度不再升高，充填氣體的壓力就低于大氣壓。根據(jù)外殼密封時的充填氣體溫度，可以確定最終的充填氣體壓力。相反地，降低外殼密封時的充填氣體溫度，可以得到高于大氣壓的充填氣體壓力。
不管燈的結(jié)構(gòu)中是否有芯柱，本發(fā)明的一些方面可用于制造有充氣外殼的任何類型電燈。雖然通過插入配氣探針到PAR燈中相鄰反射器和透鏡形成的空間，可以沖洗和填充該空間，但是我們發(fā)現(xiàn)，這種沖洗和填充過程可用于制造任何無芯柱的燈。我們還發(fā)現(xiàn)，在燈密封時控制充填氣體的溫度，保持充填氣體與環(huán)境氣體之間的氣體連通，可以控制任何類型電燈中充填氣體的最終壓力。
雖然我們已描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是應(yīng)當(dāng)明白，以上描述的實施例僅僅是說明性的，本發(fā)明的范圍是僅由所附的權(quán)利要求書限定，在詳細閱讀這些內(nèi)容之后，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員可以對此作出許多變化和改動。
權(quán)利要求
1.一種制造有充氣外殼的電燈的方法，該方法包括以下步驟(a)提供有在單個開口端處與燈芯柱連接的外殼的燈；(b)通過燈芯柱中管形通道，在外殼所包圍的空間與外殼的外部之間提供氣體連通；(c)通過燈芯柱中管形通道，插入配氣探針到外殼所包圍的空間；(d)在從外殼所包圍的空間通過管形通道到外殼外部提供氣體通道的同時，從配氣探針分配沖洗氣體進入到該空間，從而利用沖洗氣體替換該空間內(nèi)的預(yù)定量氣體；(e)在從外殼所包圍的空間通過管形通道到外殼外部提供氣體通道的同時，從配氣探針分配充填氣體進入到該空間，從而利用充填氣體替換該空間內(nèi)的預(yù)定量氣體；(f)從管形通道中至少去掉部分的配氣探針；和(g)密封管形通道，從而密封外殼所包圍的空間。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中配氣探針基本上與燈的縱軸同軸。
3.按照權(quán)利要求1的方法，包括步驟在密封外殼所包圍的空間時改變充填氣體相對于室溫的溫度，保持充填氣體的壓力基本上是大氣壓，因此，當(dāng)充填氣體回到室溫時，該空間內(nèi)密封的充填氣體壓力不同于大氣壓。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中在密封外殼所包圍的空間時升高充填氣體相對于室溫的溫度，因此，該空間內(nèi)密封的充填氣體壓力在室溫下低于大氣壓。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中外殼所包圍的空間內(nèi)密封的充填氣體壓力約小于150托。
6.按照權(quán)利要求4的方法，還包括步驟在密封管形通道的步驟之前，在爐子中給燈加熱，從而升高惰性充填氣體相對于室溫的溫度。
7.按照權(quán)利要求4的方法，還包括步驟在密封管形通道的步驟中，至少加熱部分的外殼，從而升高惰性充填氣體相對于室溫的溫度。
8.按照權(quán)利要求3的方法，其中在密封外殼所包圍的空間時，降低充填氣體相對于室溫的溫度，因此，充填氣體的壓力在室溫下高于大氣壓。
9.按照權(quán)利要求8的方法，還包括步驟在密封管形通道的步驟中，至少冷卻部分的外殼，從而降低惰性充填氣體相對于室溫的溫度。
10.按照權(quán)利要求1的方法，其中沖洗氣體和充填氣體的成分基本上是相同的。
11.按照權(quán)利要求1的方法，其中沖洗氣體和充填氣體是惰性氣體。
12.按照權(quán)利要求1的方法，其中充填氣體包括選自氖，氬，氪，氙，和氮中的一種或多種氣體。
13.按照權(quán)利要求1的方法，包括步驟引入預(yù)定量的活性沖洗氣體到外殼所包圍的空間，并升高沖洗氣體的溫度到預(yù)定溫度之上一段預(yù)定量的時間。
14.按照權(quán)利要求1的方法，其中充填氣體包含活性氣體。
15.按照權(quán)利要求1的方法，至少以約1/10標準立方英尺/小時的速率但不大于約100標準立方英尺/小時的速率分配沖洗氣體到該空間中。
16.按照權(quán)利要求15的方法，其中分配沖洗氣體到該空間中的時間不大于約15分鐘但不小于約5秒鐘。
17.一種制造有充氣外殼的電燈的方法，在該方法中，單個開口端處的外殼與燈芯柱密封，該方法包括以下步驟去除外殼所包圍空間中的環(huán)境氣體，利用惰性充填氣體填充該空間，然后密封該空間，其改進是，通過燈芯柱中管形開口引入沖洗氣體到該空間以去除該空間中的環(huán)境氣體，從而替換該空間中的環(huán)境氣體。
18.按照權(quán)利要求17的方法，其中通過燈芯柱中的管形通道，插入配氣探針的配氣端到該空間和分配其中的沖洗氣體，從而引入沖洗氣體到該空間。
19.按照權(quán)利要求18的方法，其中配氣探針大致沿?zé)舻目v軸插入到該空間。
20.一種制造有充氣外殼的電燈的方法，在該方法中，單個開口端處的外殼與燈芯柱密封，該方法包括以下步驟去除外殼所包圍空間中的環(huán)境氣體，利用惰性充填氣體填充該空間，然后密封該空間，其改進是，在沒有機械泵的情況下，可以去除該空間中的環(huán)境氣體。
21.一種制造電燈的方法，包括以下步驟利用充填氣體通過燈芯柱中的管形通道沖洗和填充外殼所包圍的空間，其改進是，利用延伸通過管形通道的配氣探針使充填氣體引入到該空間，因此，使充填氣體從配氣探針進入到該空間。
22.一種制造有充氣外殼的電燈的方法，其中氣體的壓力在室溫下不同于大氣壓，該方法包括以下步驟利用充填氣體沖洗和填充外殼所包圍的空間，然后密封該空間，其改進包括步驟在密封該空間時，保持充填氣體的溫度是高于或低于室溫的預(yù)定溫度，因此，當(dāng)充填氣體的溫度在室溫時，充填氣體的壓力不同于大氣壓。
23.一種制造電燈的方法，其中外殼在室溫下包圍低于大氣壓的充填氣體，所述方法包括以下步驟在保持充填氣體與周圍氣體之間連通的同時，在近似大氣壓下升高外殼所包圍的空間中充填氣體相對于燈周圍不受控氣體溫度的溫度；控制升高的充填氣體溫度在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)；和在充填氣體溫度是在預(yù)定溫度范圍內(nèi)密封外殼，因此，當(dāng)充填氣體的溫度不再升高時，密封在外殼所包圍的空間內(nèi)的充填氣體壓力低于大氣壓。
24.一種制造電燈的方法，包括以下步驟通過燈芯柱中的開口管形通道，引入燈的充填氣體到外殼的內(nèi)部，然后密封管形通道，使外殼的內(nèi)部與周圍氣體隔絕，其中密封在外殼內(nèi)部的充填氣體壓力在室溫下不同于大氣壓，其中在密封外殼的內(nèi)部時，充填氣體的壓力與燈周圍餓大氣壓之間沒有壓力差。
25.按照權(quán)利要求24的方法，其中在室溫下燈中的充填氣體壓力低于大氣壓。
26.按照權(quán)利要求24的方法，其中在室溫下燈中的充填氣體壓力高于大氣壓。
27.按照權(quán)利要求24的方法，其中通過燈芯柱中的開口管形通道基本上與燈的縱軸同軸。
28.按照權(quán)利要求27的方法，其中引入氣體到外殼內(nèi)部的步驟包括以下步驟通過管形通道插入配氣探針的配氣端到外殼的內(nèi)部，和分配其中的氣體。
全文摘要
一種制造有受控氣體的電燈(14)的方法，包括步驟插入探針(20)通過芯柱(16)，經(jīng)探針(20)引入充填氣體到電燈并經(jīng)芯柱(16)沖洗空氣，取出探針(20)并密封芯柱(16)以制成充氣電燈。
文檔編號H01J9/38GK1585993SQ02822349
公開日2005年2月23日 申請日期2002年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月11日
發(fā)明者阿拜斯·萊莫瑞 申請人:現(xiàn)代照明技術(shù)有限公司