專利名稱：緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈和電弧管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，它包括一個彎曲的電弧管，并涉及電弧管的制作方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的節(jié)省能源的時代，照明效率高并且壽命長的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈作為對白熾燈的替代光源正在引起人們的注意。緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈(下面簡單地稱為“燈”)有彎曲的電弧管。粗略地說，這樣的燈有兩種設(shè)計類型可供使用，即，有用來包住電弧管的燈泡的燈，以及沒有用來包住電弧管的燈泡的燈。下面把有燈泡的燈稱為“燈泡類型的燈”，而把沒有燈泡的燈稱為“非燈泡類型的燈”。
燈泡類型的燈與非燈泡類型的燈之間的差別不僅在于有無玻璃殼(燈泡)，而且在于包封在電弧管內(nèi)的汞的形式不同。對于燈泡類型的燈，被包封在它的電弧管內(nèi)的汞的形式為包含鉍(Bi)，銦(In)，錫(Sn)以及類似物的一種合金，即，形式為一種汞齊(amalgam)。而對于非燈泡類型的燈，被包封在它的電弧管內(nèi)的汞的形式不是一種汞齊，而是一種單質(zhì)(in a single form)。
對于一種燈泡類型的燈，所使用的汞也以單質(zhì)的形式包封在它的電弧管內(nèi)。然而，汞以單質(zhì)的形式被包封在其中的燈泡類型的燈有下列問題。當(dāng)點(diǎn)亮這樣的燈泡類型的燈時，熱量在它的包著電弧管的玻璃殼中積存，造成電弧管的溫度過度地升高。伴隨著這種情況，在電弧管內(nèi)的汞蒸氣的壓力升高，從而大大地降低燈的照明效率。對于非燈泡類型的燈，因?yàn)樵诎l(fā)光的過程中電弧管的溫度沒有升高很多，所以汞仍然以單質(zhì)的形式被包封在它的電弧管內(nèi)，并且因此照明效率僅只有輕微的降低。
考慮到上述問題，已經(jīng)提出了一些技術(shù)用來減少在電弧管內(nèi)汞蒸氣壓力的升高，如在日本發(fā)表的經(jīng)過審查的申請No.H03-22016，H03-22017，H03-24018和H03-24019中公開的那樣。然而，這些技術(shù)可能僅只對于比如9瓦的節(jié)能類型的燈有效，該燈是40瓦白熾燈的替代品。對于作為60瓦白熾燈和100瓦白熾燈的替代品的12瓦燈和22瓦燈，在發(fā)光的過程中電弧管的溫度過度地升高，因此，這些技術(shù)不能有效地減少汞蒸氣壓力的升高。
在這樣的背景下，已經(jīng)發(fā)展了一種技術(shù)，可以將這種技術(shù)用于作為60瓦白熾燈和100瓦白熾燈的替代品的12瓦燈和22瓦燈。這種技術(shù)以汞齊的形式把汞包封在電弧管內(nèi)，如在傳統(tǒng)的燈中所采用的那樣，而不是以單質(zhì)的形式把汞包封在電弧管內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)當(dāng)使用由BiIn，BiPbSn，InPb，BiIn，和InPbSn中挑選的一種汞齊時可以有效地阻止照明效率的降低。在這里應(yīng)該注意到，使用一種汞齊的這種技術(shù)現(xiàn)在主要用于燈泡類型的燈。
結(jié)果，對于作為60瓦白熾燈的替代品的使用三個U形電弧管或者四個U形電弧管的12瓦的燈來說，已經(jīng)獲得了68lm/W的照明效率。
上面描述的這些技術(shù)已經(jīng)極大地改善了燈的照明效率。然而，更具體地看，當(dāng)把燈關(guān)掉時，汞被汞齊吸收。因?yàn)樵跓魡与A段汞蒸氣壓力與汞以單質(zhì)的形式被包封在電弧管中的燈相比比較低，這樣使得在燈啟動的階段降低了照明通量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，它有比傳統(tǒng)的緊湊的燈更高的照明效率，并且有與普通熒光燈在燈啟動階段等同的改進(jìn)了的照明通量升高特點(diǎn)，并且提供電弧管的一種制作方法，可以進(jìn)一步改進(jìn)照明效率。
本發(fā)明的上述目的可以由一種緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈實(shí)現(xiàn)，它包括一個電弧管，由一個彎曲的玻璃管形成該電弧管，并且將汞包封在該電弧管中；一個燈泡，其覆蓋電弧管；以及一個導(dǎo)熱件，該導(dǎo)熱件設(shè)置在電弧管與燈泡之間，用來將熱量由電弧管傳到燈泡，其中，被包封在電弧管中的汞為下述形式中的至少一種形式(a)基本上單質(zhì)的形式，以及(b)一種汞齊形式，它的在點(diǎn)亮?xí)r的汞蒸氣壓力特性基本上與單質(zhì)形式的汞在點(diǎn)亮?xí)r的汞蒸氣壓力特性等同，并且，玻璃管具有基本上圓形的截面，并且其內(nèi)徑在5到9毫米的范圍內(nèi)。特別是，汞的汞齊形式為由包括下面的一組中挑選的至少一種汞齊ZnHg，F(xiàn)eHg，BiHg，BiSnHg，以及SnHg。
按照這種結(jié)構(gòu)，汞以單質(zhì)的形式包封在電弧管內(nèi)，因此，可以獲得與用于普通照明的熒光燈等同的照明通量升高特點(diǎn)。進(jìn)而，將玻璃管的管內(nèi)徑設(shè)定為在5到9毫米的范圍內(nèi)，因此，可以縮短由汞原子發(fā)出的紫外光運(yùn)行到達(dá)電弧管的管壁的光學(xué)路徑。結(jié)果，可以提高電弧管獲得最大照明通量的溫度。因此，可以縮小電弧管獲得最大照明通量的溫度與在燈發(fā)光的過程中電弧管的溫度之間的差。因此，可以獲得比傳統(tǒng)的燈更高的照明效率。
另外，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極，并且，當(dāng)把管內(nèi)徑“φi(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)時，長方形坐標(biāo)(φi，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(5.0，370)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(5.0，690)圍繞的區(qū)域內(nèi)。
通過將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于作為60瓦白熾燈的替代品的一種傳統(tǒng)的燈，可以將照明效率改善達(dá)到等同傳統(tǒng)的燈的水平或者更高的水平。并且，可以確保6000小時的燈壽命。進(jìn)而，可以把燈做成如作為60瓦白熾燈的替代品的傳統(tǒng)的燈一樣緊湊，或者比它更緊湊。
進(jìn)而，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極，并且，當(dāng)把管內(nèi)徑“φi(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)時，長方形坐標(biāo)(φi，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(5.0，700)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(5.0，930)圍繞的區(qū)域內(nèi)。
通過將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于作為100瓦白熾燈的替代品的一種傳統(tǒng)的燈，可以將照明效率改善達(dá)到等同傳統(tǒng)的燈的水平或者更高的水平。并且，可以確保6000小時的燈壽命。進(jìn)而，可以把燈做成如作為100瓦白熾燈的替代品的傳統(tǒng)的燈一樣緊湊，或者比它更緊湊。
再有，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極，并且，當(dāng)把管內(nèi)徑“φi(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)時，長方形坐標(biāo)(φi，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(5.0，800)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(5.0，1000)圍繞的區(qū)域內(nèi)。
通過將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于作為100瓦白熾燈的替代品的一種高照明通量類型的23瓦燈，可以將照明效率改善達(dá)到等同傳統(tǒng)的高照明通量類型的23瓦燈的水平或者更高的水平。并且，可以確保6000小時的燈壽命。進(jìn)而，可以把燈做成如傳統(tǒng)的高照明通量類型的23瓦燈一樣緊湊，或者比它更緊湊。
進(jìn)而，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極，并且，當(dāng)把管內(nèi)徑“φi(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)時，長方形坐標(biāo)(φi，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(5.0，270)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(5.0，590)圍繞的區(qū)域內(nèi)。
通過將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于作為40瓦白熾燈的替代品的一種7瓦的燈，可以將照明效率改善達(dá)到等同傳統(tǒng)的燈的水平或者更高的水平。并且，可以確保6000小時的燈壽命。進(jìn)而，可以把燈做成如傳統(tǒng)的7瓦燈一樣緊湊，或者比它更緊湊。
另外，玻璃管有一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括一個回轉(zhuǎn)部分，第一螺旋部分和第二螺旋部分，回轉(zhuǎn)部分基本上定位在玻璃管的兩端之間的中間，第一螺旋部分由玻璃管的一端開始，并且圍繞著軸線朝向回轉(zhuǎn)部分纏繞，第二螺旋部分由回轉(zhuǎn)部分開始，并且圍繞著軸線朝向玻璃管的另一端纏繞，并且，通過導(dǎo)熱件將玻璃管在它的回轉(zhuǎn)部分附近連接到燈泡上。
按照這種結(jié)構(gòu)，在燈發(fā)光的過程中在回轉(zhuǎn)部分附近形成電弧管的最冷點(diǎn)。可以通過導(dǎo)熱件將在這個最冷點(diǎn)部分的熱量傳導(dǎo)到燈泡上。因此，可以有效地降低電弧管的最冷點(diǎn)的溫度。
進(jìn)而，玻璃管的回轉(zhuǎn)部分具有朝向燈泡的一個伸出部分。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以增加將電弧管與導(dǎo)熱件彼此連接起來的區(qū)域(或面積)。
本發(fā)明的目的也可以通過一種緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈實(shí)現(xiàn)，它包括由螺旋形的彎曲玻璃管制成的一個電弧管，其中，玻璃管在它的內(nèi)圓周的截面為非圓形的形狀。特別是，緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈是一個圍繞著一個軸線螺旋形地纏繞的玻璃管，并且，在內(nèi)圓周的截面的第一直徑比在內(nèi)圓周的截面的第二直徑小，第一直徑在基本上與軸線垂直的方向上，第二直徑在基本上與軸線平行的方向上。
更具體地，玻璃管的截面為基本上橢圓形，或者，玻璃管的截面為V字形。
按照這種結(jié)構(gòu)，第一直徑比第二直徑小。在這種情況下，與玻璃管的內(nèi)圓周為直徑等于第二直徑的圓形的情況相比，可以縮短由汞原子發(fā)出的紫外光運(yùn)行到達(dá)電弧管的管壁的光學(xué)路徑，也可以提高電弧管獲得最大照明通量的溫度。因此，可以縮小電弧管獲得最大照明通量的溫度與在燈發(fā)光的過程中電弧管的溫度之間的差，并且因此，可以改善照明效率。進(jìn)而，因?yàn)榈谝恢睆降膬?nèi)圓周在基本上與電弧管的軸線垂直的方向上，所以，玻璃管的橢圓形截面的內(nèi)圓周部分(位于軸線側(cè))比玻璃管的圓形截面的內(nèi)圓周部分(位于軸線側(cè))離開軸線更遠(yuǎn)。因此，與玻璃管具有圓形截面的情況相比，可以加長電極距離，并且可以改善照明效率。
并且，當(dāng)?shù)谝恢睆綖椤癉1(毫米)”而第二直徑為“D2(毫米)”時，“D2”的數(shù)值在5到9毫米的范圍內(nèi)，而“D1”的數(shù)值不小于3毫米，同時小于“D2”的數(shù)值。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以縮短由汞原子發(fā)出的紫外光運(yùn)行到達(dá)電弧管的管壁的光學(xué)路徑，并且可以提高電弧管獲得最大照明通量的溫度。因此，即使在燈發(fā)光的過程中電弧管的溫度升高，可以抑制照明效率的降低。并且，通過利用第二直徑可以容易地將電極放置在電弧管中。
進(jìn)而，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極，并且，當(dāng)把第一直徑“D1(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(D1，Le)時，長方形坐標(biāo)(D1，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(3.0，445)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(3.0，855)圍繞的區(qū)域內(nèi)。
通過將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于作為60瓦白熾燈的替代品的一種傳統(tǒng)的燈，可以將照明效率改善達(dá)到與傳統(tǒng)的燈等同的水平或者比傳統(tǒng)的燈更高的水平。并且，可以確保6000小時的燈壽命。進(jìn)而，可以把燈做成如傳統(tǒng)的燈一樣緊湊，或者比它更緊湊。
進(jìn)而，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極，并且，當(dāng)把第一直徑“D1(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(D1，Le)時，長方形坐標(biāo)(D1，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(3.0，840)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(3.0，1085)圍繞的區(qū)域內(nèi)。
通過將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于作為100瓦白熾燈的替代品的一種傳統(tǒng)的燈，可以將照明效率改善達(dá)到與傳統(tǒng)的燈等同的水平或者比傳統(tǒng)的燈更高的水平。并且，可以確保6000小時的燈壽命。進(jìn)而，可以把燈做成如作為100瓦白熾燈的替代品的傳統(tǒng)的22瓦燈一樣緊湊，或者比它更緊湊。
還有，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極，并且，當(dāng)把第一直徑“D1(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(D1，Le)時，長方形坐標(biāo)(D1，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(3.0，975)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(3.0，1165)圍繞的區(qū)域內(nèi)。
通過將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于作為100瓦白熾燈的替代品的一種高照明通量類型的23瓦燈，可以將照明效率改善達(dá)到與傳統(tǒng)的高照明通量類型的23瓦燈等同的水平或者比傳統(tǒng)的高照明通量類型的23瓦燈更高的水平。并且，可以確保6000小時的燈壽命。進(jìn)而，可以把燈做成如傳統(tǒng)的23瓦燈一樣緊湊，或者比它更緊湊。
替代地，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極，并且，當(dāng)把第一直徑“D1(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(D1，Le)時，長方形坐標(biāo)(D1，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(3.0，330)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(3.0，725)圍繞的區(qū)域內(nèi)。
通過將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于作為40瓦白熾燈的替代品的一種7瓦的燈，可以將照明效率改善達(dá)到與傳統(tǒng)的7瓦燈等同的水平或者比傳統(tǒng)的7瓦燈更高的水平。并且，可以確保6000小時的燈壽命。進(jìn)而，可以把燈做成如傳統(tǒng)的燈一樣緊湊，或者比它更緊湊。
在另一方面，玻璃管有一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括一個回轉(zhuǎn)部分，第一螺旋部分和第二螺旋部分，回轉(zhuǎn)部分基本上定位在玻璃管的兩端之間的中間，第一螺旋部分由玻璃管的一端開始，并且圍繞著軸線朝向回轉(zhuǎn)部分纏繞，第二螺旋部分由回轉(zhuǎn)部分開始，并且圍繞著軸線朝向玻璃管的另一端纏繞。
按照這種結(jié)構(gòu)，與例如三個U字形電弧管的情況相比，可以有效地利用在燈泡內(nèi)有限的空間，并且可以將電極距離設(shè)定成更長。
并且，將汞以基本上為單質(zhì)的形式而不是以汞齊的形式包封在電弧管內(nèi)。
按照這種結(jié)構(gòu)，與汞以一種汞齊的形式包封在電弧管內(nèi)的情況相比，可以進(jìn)一步改善在燈點(diǎn)亮的初始階段照明通量的升高特點(diǎn)，進(jìn)而，緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈還包括一個覆蓋著電弧管的燈泡，其中，通過導(dǎo)熱件將玻璃管在它的回轉(zhuǎn)部分附近連接到燈泡上。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以通過導(dǎo)熱件將電弧管的回轉(zhuǎn)部分中的熱量傳導(dǎo)到燈泡上。因此，可以有效地降低電弧管的溫度。
進(jìn)而，玻璃管在它的將電極密封起來的部分具有圓形的截面。
按照這種結(jié)構(gòu)，不管玻璃管的中間部分的形狀如何，可以容易地將電極放置并且密封在玻璃管中。
并且，通過導(dǎo)熱件彼此連接起來的回轉(zhuǎn)部分與燈泡之間的距離不大于6.0毫米。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以有效地將電弧管的回轉(zhuǎn)部分中的熱量傳導(dǎo)到燈泡上。
進(jìn)而，使用金屬，橡膠和樹脂中的一種作為導(dǎo)熱件。特別是，使用一種透明的硅樹脂作為導(dǎo)熱件。因此，可以降低電弧管的溫度，而不會損壞電弧管的外觀。
進(jìn)而，在電弧管的把它連接到導(dǎo)熱件上的部分處設(shè)置一個表面隆起的部分，該部分增加把電弧管與導(dǎo)熱件彼此連接起來的面積。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以將電弧管的溫度降低1到2℃，因此，進(jìn)一步改進(jìn)在燈發(fā)光的過程中的照明效率。
并且，玻璃管的回轉(zhuǎn)部分與第一螺旋部分和第二螺旋部分中的每一部分之間的距離比玻璃管的回轉(zhuǎn)部分的外徑小。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以使在與設(shè)置在電弧管的軸向方向上的電極的方向相反的方向上的光分布更均勻。
在另一方面，制作方法可以是一種通過圍繞一個芯軸沿著在該芯軸的外表面上形成的螺旋形凹槽纏繞軟化的玻璃管制作螺旋形電弧管的方法，其中，凹槽的截面為非弧形的形狀，或者可以是電弧管的制作方法，其中，凹槽的截面的形狀基本上與橢圓形的一部分匹配，該橢圓形的長直徑在與玻璃管圍繞著它纏繞的軸線基本平行的方向上，或者可以是電弧管的制作方法，其中，凹槽的截面為V字形。通過使用這樣的制作方法，可以很容易地將玻璃管在內(nèi)圓周的截面做成非圓形，橢圓形，或者V字形。
進(jìn)而，凹槽有雙螺旋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有由芯軸的頂部朝向芯軸的底部伸展的螺旋形部分，并且，通過在玻璃管的基本上中間部分與芯軸的頂部對準(zhǔn)的狀態(tài)下圍繞著芯軸纏繞玻璃管制作出雙螺旋形的電弧管，因此，很容易制作出有雙螺旋結(jié)構(gòu)的電弧管。
并且，當(dāng)圍繞著芯軸纏繞玻璃管時，將一種壓縮流體注入到玻璃管中，因此，可以防止軟化的玻璃管塌縮。
本發(fā)明的這些和其它目的，優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會由下面的與附圖聯(lián)系起來做的對它的描述變得清楚，這些描述說明本發(fā)明的具體的實(shí)施例。在附圖中圖1為前視圖，示出了按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈的整體結(jié)構(gòu)，將此圖部分地剖開以便示出它的內(nèi)部；圖2A為前視圖，示出了按照第一實(shí)施例的電弧管的結(jié)構(gòu)，將此圖部分地剖開以便示出它的內(nèi)部；圖2B為按照第一實(shí)施例的電弧管的底視圖；圖3A到3C為前視圖，示出了圍繞一個芯軸纏繞玻璃管的過程，為的是將按照第一實(shí)施例的電弧管成形；圖4A到4C為平面圖，示出了圍繞一個芯軸纏繞玻璃管的過程，為的是將按照第一實(shí)施例的電弧管成形；圖5示出了最大照明通量溫度與玻璃管的管道內(nèi)徑之間的關(guān)系；圖6示出了玻璃管的管道內(nèi)徑與作為60瓦白熾燈替代品的電弧管的電極距離之間的關(guān)系；圖7為按照第二實(shí)施例的電弧管的前視圖；圖8示出了玻璃管的管道內(nèi)徑與作為100瓦白熾燈替代品的電弧管的電極距離之間的關(guān)系；圖9示出了玻璃管的管道內(nèi)徑與在作為100瓦白熾燈替代品的高照明通量類型的23瓦燈中使用的電弧管的電極距離之間的關(guān)系；
圖10示出了玻璃管的管道內(nèi)徑與作為40瓦白熾燈替代品的電弧管的電極距離之間的關(guān)系；圖11A為前視圖，示出了按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈的整體結(jié)構(gòu)，將此圖部分地剖開以便示出它的內(nèi)部；圖11B為平面圖，示出了緊湊的自鎮(zhèn)流燈沿著圖11A中的X-X線做的剖面；圖12為前視圖，示出了按照本發(fā)明的第六實(shí)施例的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈的整體結(jié)構(gòu)，將此圖部分地剖開以便示出它的內(nèi)部；圖13為縱向剖面圖，示出了圍繞一個芯軸纏繞玻璃管的狀態(tài)，為的是將按照第六實(shí)施例的電弧管成形；圖14用來解釋當(dāng)玻璃管有橢圓形截面時與當(dāng)玻璃管有圓形截面時之間電極距離的差別；圖15示出了對于有橢圓形截面的玻璃管在(a)小管內(nèi)徑與大管內(nèi)徑之間的比與(b)照明效率的改進(jìn)比之間的關(guān)系；圖16A到16C示出了形成電弧管的玻璃管的截面形狀的改型；圖17A到17C為縱向剖面圖，示出了示出了圍繞一個芯軸纏繞玻璃管的狀態(tài)，為的是將按照每個改型的電弧管成形；圖18示出了電弧管的一個示例，在此電弧管中在它的與電極側(cè)相對的端部設(shè)置一個隆起部分(或鼓脹部分)；以及圖19示出了電弧管的一個示例，在此電弧管中在它的與電極側(cè)相對的端部設(shè)置一個隆起部分。
具體實(shí)施例方式
下面參考著圖描述本發(fā)明的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈。
<第一實(shí)施例>
1.緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈的結(jié)構(gòu)1)整體結(jié)構(gòu)圖1為前視圖，示出了本發(fā)明的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈的整體結(jié)構(gòu)，將此圖部分地剖開以便示出它的內(nèi)部。這個緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈1(下面簡單地稱為“燈1”)是一個11瓦的燈，它是60瓦白熾燈的替代品。如在圖中所示，燈1包括一個螺旋形彎曲的電弧管2，用來點(diǎn)亮電弧管2的一個鎮(zhèn)流電路3，一個外殼4，此外殼包含著鎮(zhèn)流線路3并且有一個底座5，燈1還包括一個燈泡6，其覆蓋電弧管2。
圖2A為前視圖，示出了電弧管2的結(jié)構(gòu)，將此圖部分地剖開以便示出它的內(nèi)部。圖2B為當(dāng)由下面看時電弧管2的底視圖。將電弧管2設(shè)置成由外殼4的一個開口向下伸展(與底座5相反的一側(cè))。形成電弧管2的玻璃管9在設(shè)置在它的端部之間基本上中間處的一個回轉(zhuǎn)部分返回，使得兩個端部都在外殼4所在的一側(cè)。
玻璃管9有一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，它由第一螺旋部分11a和第二螺旋部分11b組成，第一螺旋部分由玻璃管9的一端開始并且圍繞著軸線“A”朝向底部的回轉(zhuǎn)部分10纏繞，而第二螺旋部分由回轉(zhuǎn)部分10開始并且圍繞著軸線“A”朝向玻璃管9的另一端纏繞。第一和第二螺旋部分11a和11b一起圍繞著軸線“A”纏繞大約五圈。
在這里應(yīng)該注意到，采用圈數(shù)例如“五圈”表示通過圍繞著軸線“A”纏繞將玻璃管9做成雙螺旋結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。在這里也應(yīng)該注意到，以關(guān)于水平方向(與軸線“A”垂直的方向)的一個預(yù)先確定的角度(下面把這個角度稱為“螺旋角度”)圍繞著軸線“A”纏繞玻璃管9。
在這里，對于電弧管2選擇螺旋結(jié)構(gòu)是由于下列原因。有螺旋結(jié)構(gòu)的電弧管2與傳統(tǒng)的U形電弧管相比在一對電極之間可以有較長的距離(電極距離)。換句話說，有螺旋結(jié)構(gòu)的電弧管2可以有比傳統(tǒng)的U形電弧管更長的放電距離，因此，作為一個整體可以將它做得更緊湊。
將電極7和8分別密封在玻璃管9的兩端。使用由鎢做成的線圈電極作為這些電極7和8。將這些電極7和8插進(jìn)玻璃管9中，使用微珠玻璃將它們暫時固定。把電極7和8的導(dǎo)線7a，7b，8a和8b粘接到玻璃管9上。這樣，將玻璃管9氣密地密封。
以單質(zhì)的形式將大約5毫克的汞包封在氣密地密封的玻璃管9內(nèi)，也將氬氣和氖氣包封在管中作為緩沖氣體。在這里，把一種稀土熒光物質(zhì)加在玻璃管9的內(nèi)表面上。在這里所使用的熒光物質(zhì)是三種類型的熒光物質(zhì)的混合物，它們分別發(fā)射出紅光，綠光和蘭光，例如Y2O3:Eu，LaPO4:ce，Tb，和BaMg2，Al16O27:Eu和Mn熒光物質(zhì)。
本實(shí)施例設(shè)想汞被包封在玻璃管9內(nèi)的形式為在點(diǎn)亮電弧管2的時刻，它能夠給出與以單質(zhì)形式包封在玻璃管9內(nèi)的汞所給出的汞蒸氣壓力特性基本上相同的汞蒸氣壓力特性。因此，在電弧管2的制作過程中，被包封在管中的汞可以為單質(zhì)的形式，或者可以為另一種形式，比如包含鋅的一種合金的形式，只要它在點(diǎn)亮操作的時刻能夠給出與單質(zhì)形式的汞所給出的汞蒸氣壓力特性基本上相同的汞蒸氣壓力特性即可。在這里應(yīng)該注意到，合金(汞齊)的汞蒸氣壓力是當(dāng)燈被點(diǎn)亮?xí)r蒸發(fā)的汞所給出的蒸氣壓力。
通過把電弧管在電極7和8的那側(cè)的一端固定到固定裝置12的底表面上，用固定裝置12把電弧管2固定。如在圖1中所示，把用來點(diǎn)亮電弧管2的電部件13裝接到固定裝置12的背表面上。這些電部件13構(gòu)成點(diǎn)亮電弧管2的鎮(zhèn)流線路3。
外殼4由一種合成樹脂制成，它為管狀，當(dāng)靠近它的底部端時有較大的直徑，如在圖1中所示出的那樣。把固定裝置12設(shè)置在外殼4的開口中，使得固定裝置12的設(shè)置鎮(zhèn)流線路3的一側(cè)的位置在外殼4中的背面。通過一種適當(dāng)?shù)墓潭ㄑb置比如一種粘接劑和一個螺絲把固定裝置12的周邊部分固定到外殼4的內(nèi)壁上。把E26類型的底座5裝接到外殼4的頂端上，這一端是與外殼4的開口相對的一側(cè)。在這里應(yīng)該注意到，在圖1中未示出電弧管2與鎮(zhèn)流線路3之間的電連接和底座5與鎮(zhèn)流線路3之間的電連接。
燈泡6設(shè)置成將電弧管2覆蓋起來。將燈泡6的開口設(shè)置在外殼4的開口內(nèi)部，并且把燈泡6在開口側(cè)的端部通過一種適當(dāng)?shù)墓潭ㄑb置比如一種粘接劑和一個螺絲在它的開口處固定到外殼4的內(nèi)壁上。燈泡6和外殼4構(gòu)成了一個封殼。下面，將燈1的外徑即燈泡6的外徑假設(shè)為燈的直徑“φ”，而將燈1的總長度即包括外殼4的底座5的封殼的總長度假設(shè)為燈的長度“L”。在本實(shí)施例中的燈泡6由玻璃制成，并且為“A”字形。
通過一個導(dǎo)熱件15以加熱的方法將燈泡6在它的內(nèi)壁上的底端部分與電弧管2的底端部分(在回轉(zhuǎn)部分10的側(cè)面上)彼此連接起來。用這種結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)把燈1點(diǎn)亮?xí)r電弧管2的溫度升高，電弧管2中的熱量可以通過此導(dǎo)熱件15傳導(dǎo)到燈泡6。因此，可以減小電弧管2的溫度的升高，特別是減小電弧管2底端部分的溫度的升高。
下面是為什么可以減小電弧管2的底端部分的溫度升高的原因。通過降低電弧管2中最冷部分的溫度可以有效地減小在電弧管2中的汞蒸氣壓力。在本實(shí)施例的螺旋形電弧管2的情況下，螺旋形電弧管2的離電極7和8最遠(yuǎn)的一部分即電弧管2的底端部分是電弧管2的最冷的部分。在這里應(yīng)該注意到，電弧管2的這個最冷的部分與玻璃管9的回轉(zhuǎn)部分10相對應(yīng)。
導(dǎo)熱件15的示例包括金屬，合成樹脂，以及橡膠。在這里，考慮到放出由電弧管2發(fā)射的光，導(dǎo)熱件15透光的透明度高是優(yōu)選的。進(jìn)一步考慮到電弧管2的溫度的升高，導(dǎo)熱件15最好有強(qiáng)的耐熱能力?？紤]到這些因素所選擇的一種具體的材料是透明的硅樹脂。
2)具體結(jié)構(gòu)下面將描述在本實(shí)施例中采用的具體結(jié)構(gòu)和尺寸。
如在圖1，2A和2B中所示，形成電弧管2的玻璃管9的管內(nèi)徑“φi”為7.4毫米，而管外徑“φo”為9.0毫米。在電弧管2中，電極距離為340毫米。將電弧管2做成有一種螺旋結(jié)構(gòu)，其中圍繞著軸線“A”將玻璃管9纏繞大約五圈。電弧管2的外徑“φh”為36毫米，而長度“Lh”為64毫米。
如在圖2B中所示，在玻璃管9的回轉(zhuǎn)部分10與第一螺旋部分11a和第二螺旋部分11b中每一部分之間的距離“S”為4.5毫米，這些部分在回轉(zhuǎn)部分10處返回并且位于底部上，這個數(shù)值是采用玻璃管9的管外徑“φo”為9.0毫米計算出來的。因此，在電弧管2的底視圖中示出的(a)不發(fā)光的面積(或區(qū)域)(在回轉(zhuǎn)部分10與第一和第二螺旋部分中每一部分之間形成的間隙)與(b)發(fā)光的面積(螺旋形部分11a和11b，以及回轉(zhuǎn)部分10)的比值很小。因此，可以獲得基本上均勻的照明分布，并且進(jìn)而，可以增強(qiáng)豎直照明度，豎直照明度是在豎直方向上由電弧管2的底端部分實(shí)現(xiàn)的照明。
燈泡6的外徑“φ”為55毫米，而長度“Lb”為58毫米。燈泡6設(shè)置成覆蓋電弧管2。電弧管2的長度“Lh”(64毫米)比燈泡6的長度“Lb”(58毫米)長(見圖1)，這是因?yàn)榘压潭娀」?的固定裝置12裝到外殼4上，將它部分地插進(jìn)外殼4中。
燈1的燈直徑“φ”為55毫米，而燈長度“L”為110毫米。與用于普通照明的燈直徑為60毫米而燈長度為110毫米的60瓦白熾燈相比，燈1的燈直徑小5毫米，而燈長度相等。這意味著燈1比60瓦白熾燈更緊湊。
下面用上面描述的結(jié)構(gòu)描述燈1的性能。
通過施加11瓦輸入功率將燈1點(diǎn)亮，使底座5的取向朝上。按照對于燈1的測量結(jié)果，在燈開始點(diǎn)亮階段照明通量升高特點(diǎn)與用于普通照明的傳統(tǒng)熒光燈的升高特點(diǎn)等價。并且，當(dāng)燈的電流為大約75毫安時，照明通量為790lm，照明效率為71.9lm/W，這比作為目標(biāo)的照明效率70lm/W高。進(jìn)而，已經(jīng)證實(shí)燈的壽命為6000小時或者更長。
3)電弧管的制作方法下面將描述電弧管2的制作方法。圖3A到3C和圖4A到4C為解釋用一個芯軸制作雙螺旋電弧管過程的圖。圖3A到3C為芯軸的前視圖。圖4A到4C為芯軸的頂視圖。
首先，如在圖3A和4A中所示出的那樣將一個芯軸20準(zhǔn)備好。如在圖3A中所示，芯軸20為圓柱形，在它的外表面有凹槽25。凹槽25以雙螺旋的形狀由芯軸20的頂部朝向芯軸20的底部(芯軸20的底端部分)伸展。
在芯軸20的頂部21(此頂部是芯軸的一端即頂端)，關(guān)于芯軸20的頂部21的中心(在芯軸20的軸線上的一點(diǎn))對稱地設(shè)置兩個用來形成電弧管2的回轉(zhuǎn)部分10的形成回轉(zhuǎn)的部分22和兩個止動部分23(見圖4A)，這兩個止動部分用來防止玻璃管30在進(jìn)行纏繞時由芯軸20偏離開。在這里應(yīng)該注意到，在圖3A和4A中的附圖標(biāo)記25a表示凹槽25的底表面(作為螺旋形電弧管的內(nèi)圓周)。形成回轉(zhuǎn)的部分22位于底表面25a在螺旋方向的頂部21的一側(cè)的一端。
在芯軸20的底部設(shè)置一個安裝部分24，該底部是它的另一端(即底端)用來把芯軸20安裝到一個驅(qū)動裝置上。在這里應(yīng)該注意到，驅(qū)動裝置有在軸線方向上使芯軸20運(yùn)動同時使它圍繞著該軸線旋轉(zhuǎn)的功能。
接著，準(zhǔn)備好玻璃管30，它是直的玻璃管，并且有圓形的截面。將玻璃管30的中間部分加熱，將這部分變軟。如在圖3B和4B中所示，以下述方式放置軟化的玻璃管30；使它的基本上中間部分在芯軸20的頂部21的兩個形成回轉(zhuǎn)的部分22之間。隨后，如在圖3C和4C中所示出的那樣，使正在固定著玻璃管30的兩端的芯軸20在“X”方向上運(yùn)動，同時使它在方向“A”上圍繞著軸線旋轉(zhuǎn)。這樣使得軟化的玻璃管30沿著螺旋形的凹槽圍繞著芯軸20纏繞。在這里應(yīng)該注意到，對芯軸20每一圈在方向“X”方向上運(yùn)動的距離進(jìn)行控制，使得與凹槽25的螺旋形狀的一個節(jié)距相匹配。
凹槽25有弧形的截面，目的是使得已經(jīng)纏繞上的玻璃管30能夠有一個圓形的截面。另外，在纏繞玻璃管30的過程中，將一種其壓力受控制的氣體比如氮?dú)獯颠M(jìn)玻璃管30中。在這里應(yīng)該注意到，可以在已經(jīng)沿著凹槽25圍繞著芯軸20纏繞玻璃管30之后將一種氣體吹進(jìn)玻璃管30中。另外，替代在本實(shí)施例中描述的將一種氣體比如氮?dú)獯颠M(jìn)玻璃管30中，可以將一種液體比如水和醋酸丁酯注入到玻璃管30中。
當(dāng)玻璃管30的纏繞完成并且將玻璃管30冷卻下來時，使芯軸20在與纏繞方向相反的方向(與方向“A”相反的方向)上轉(zhuǎn)動，使得玻璃管30可以由芯軸20上脫開。通過在圖3中所示的與方向“A”相反的方向上轉(zhuǎn)動，可以容易地將玻璃管30與芯軸20脫開。
2.檢查事項在檢查燈泡類型的燈1的過程中，本發(fā)明人設(shè)定了四個目標(biāo)1)改進(jìn)在燈點(diǎn)亮初始階段照明通量升高特點(diǎn)(更詳細(xì)地說，在25℃室溫下點(diǎn)亮后三秒鐘的目標(biāo)照明通量為穩(wěn)定照明的照明通量的60％)，從而與用于普通照明的熒光燈的特點(diǎn)相當(dāng)；2)使燈1與白熾燈一樣緊湊或者更緊湊，具體地說，60瓦白熾燈的燈直徑“φ”為60毫米，燈的長度“L”為110毫米；3)改進(jìn)照明效率，達(dá)到70lm/W或者更高，這比傳統(tǒng)燈的照明效率68lm/W要高；并且4)改進(jìn)燈的壽命，達(dá)到6000小時或者更高，如JEL201(JapanElectric Lamp Manufactures Association)所規(guī)定的那樣。
在實(shí)現(xiàn)這四個目標(biāo)的努力過程中，本發(fā)明人考察了減小在燈點(diǎn)亮過程中照明效率降低的多種方法，在燈中被包封在電弧管2中的汞不是以汞齊的形式而是以單質(zhì)的形式存在。
1)管的內(nèi)徑在點(diǎn)亮過程中所述的照明效率降低是由于以下原因。在電弧管內(nèi)的汞蒸氣壓力隨著電弧管溫度的升高而升高。因此，在放電空間中汞原子的數(shù)目增加，由一個原子發(fā)射出的紫外光被另一個汞原子吸收。結(jié)果，照明效率降低?？紤]到這一點(diǎn)，本發(fā)明人首先考慮縮短由汞原子發(fā)射出的紫外光運(yùn)行到達(dá)電弧管的管壁(內(nèi)圓周)的光學(xué)路徑。本發(fā)明人認(rèn)為通過這樣做可以減少被汞原子吸收的紫外光的數(shù)量。換句話說，通過減小形成電弧管2的玻璃管9的內(nèi)徑“φi”，本發(fā)明人認(rèn)為可以減小照明效率的降低。
這樣，本發(fā)明人進(jìn)行了試驗(yàn)為的是確定對于在玻璃管9的管內(nèi)徑“φi”范圍由5毫米到12毫米的每個不同數(shù)值可以獲得最大照明效率的汞蒸氣壓力。更具體地，本發(fā)明人制作出管內(nèi)徑“φi”由5毫米到12毫米每次改變1毫米的燈，并且用這些燈進(jìn)行了試驗(yàn)。在這里，對于管內(nèi)徑“φi”選擇由5毫米到12毫米范圍的數(shù)值是由于下面的原因。當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為5毫米或者更低時，在電弧管2中設(shè)置電極7和8很困難。在另一方面，當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為12毫米或者更高時，電弧管2的尺寸變大，從而無法使燈1比較緊湊。
進(jìn)而，以下面的數(shù)值確定出與管內(nèi)徑“φi”相對應(yīng)的電極距離“Le”，這個數(shù)值使得電弧管2的管壁載荷“we”可以為0.16W/cm2，這是使用采用傳統(tǒng)的燈收集的數(shù)據(jù)。在這樣的數(shù)值下確定內(nèi)部電極距離“Le”是因?yàn)楸景l(fā)明人關(guān)于燈壽命特點(diǎn)的考察結(jié)果確保當(dāng)管壁載荷“we”可以為0.16W/cm2時，對于燈1可以獲得大約6000小時的燈壽命。可以由電弧管的輸入除以電弧管2內(nèi)圓周的表面積“π×φi×Le”得到管壁載荷“we”。在這里，由輸入功率(11瓦)乘以鎮(zhèn)流線路3的線路效率(0.91)算出電弧管的輸入。
在試驗(yàn)中，將一個非燈泡類型的燈放在一個恒溫箱中，使電弧管中的汞蒸氣壓力改變。更具體地，將恒溫箱中的環(huán)境溫度設(shè)定在不同的數(shù)值，從而改變在電弧管內(nèi)的汞蒸氣壓力。隨后測量出電弧管得到最大照明通量的溫度(下面把它稱為“最大照明通量溫度T”)。在這里應(yīng)該注意到，電弧管獲得最大照明通量的汞蒸氣壓力被稱為“最佳汞蒸氣壓力”。
在圖5中示出了試驗(yàn)結(jié)果。如圖所示，最大照明通量溫度“T”隨著管內(nèi)徑“φi”的減小升高。特別是，當(dāng)管內(nèi)徑“φi”小到5毫米時，最大照明通量溫度“T”高達(dá)攝氏65度。
試驗(yàn)結(jié)果表明下面的結(jié)果。如果電弧管2的一部分的溫度(這部分溫度最低(下面把它稱為“最冷點(diǎn)溫度”)，即，電弧管2的底部的溫度)基本上與最大照明通量溫度相同，在發(fā)光過程中不會出現(xiàn)照明效率的降低。在這里，最冷點(diǎn)溫度和最大照明通量溫度可以比較，這是因?yàn)樽畲笳彰魍繙囟仁桥c電弧管2獲得最大照明通量的汞蒸氣壓力(最佳汞蒸氣壓力)相對應(yīng)的溫度，并且電弧管2中的汞蒸氣壓力也取決于電弧管2的最冷點(diǎn)溫度。
2)電弧管的溫度本發(fā)明人考察了用來在發(fā)光過程中降低電弧管2的最冷點(diǎn)溫度的各種方法。只要這樣的方法可以用來在發(fā)光過程中把電弧管2的最冷點(diǎn)溫度降低到65℃或者更低，就可以簡單地通過減小電弧管2的管內(nèi)徑“φi”減少發(fā)光過程中照明效率的降低。
作為初步的考察，本發(fā)明人制作出的燈1包括由管內(nèi)徑“φi”為7.4毫米，管外徑“φo”為9.0毫米的玻璃管9形成的電弧管2，并且電極距離“Le”為340毫米。燈1的尺寸基本上與60瓦白熾燈的尺寸(燈直徑“φ”為60毫米，而燈的長度“L”為110毫米)相同。隨后，通過施加11瓦的輸入功率將燈1點(diǎn)亮。測量電弧管2和燈泡6的溫度。在這里應(yīng)該注意到，以底座的取向向上將燈1點(diǎn)亮。在這里也應(yīng)該注意到，燈泡6為A字形，這與60瓦白熾燈相同。
按照對于電弧管2的測量結(jié)果，底端部分的溫度大約為75℃，這是電弧管2中的最冷點(diǎn)。這就是說，在電弧管2的底端部分形成最冷點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明下面的結(jié)果。如果可以將電弧管2的最冷點(diǎn)溫度降低10℃或者更多，就可以使得在發(fā)光過程中電弧管2的最冷點(diǎn)溫度和可以實(shí)現(xiàn)最大照明通量的最大照明通量溫度“T”基本上相同。
在另一方面，與電弧管最冷點(diǎn)相反的燈泡6的底端部分的溫度大約為50℃。電弧管2的底端部分與燈泡6的底端部分之間的溫度差大約為25℃。
在這里，本發(fā)明人認(rèn)為可以通過在發(fā)光過程中將電弧管2中的熱量傳導(dǎo)到覆蓋電弧管2的燈泡6降低電弧管2的溫度。本發(fā)明人選擇通過如在圖1中所示的一個導(dǎo)熱件以熱的方式將電弧管2的最冷點(diǎn)16連接到與最冷點(diǎn)16相對的燈泡6的方法，并且考察這些有效的方式。
本發(fā)明人試圖發(fā)現(xiàn)一種材料作為導(dǎo)熱件15，這種材料有高的耐熱能力和高的透光能力，如上面描述的那樣，并且選擇一種透明的硅樹脂作為這種材料。透明的硅樹脂不會破壞燈1的外觀，也不會造成在發(fā)光過程中硅樹脂在燈泡6上以一個陰影出現(xiàn)的問題。
將電弧管2的底端部分與燈泡6在它的內(nèi)壁上的底端部分之間的距離“d”(見圖1)設(shè)定為2毫米，并且部分地將電弧管2的底端部分嵌入進(jìn)硅樹脂中大約2毫米。在這里，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對于用于上面測量的燈1，通過設(shè)定大于6.0毫米的距離“d”可以實(shí)現(xiàn)把最冷點(diǎn)溫度降低一度。因此，把距離“d”設(shè)定為6.0毫米或者更小。
考慮到導(dǎo)熱性，消除電弧管2的底端部分與燈泡6的底端部分之間的距離“d”似乎是優(yōu)選的，使得熱量可以直接由電弧管2的底端部分傳導(dǎo)到燈泡6。然而，電弧管2和燈泡6都是由玻璃制成。如果當(dāng)運(yùn)送燈1時或者當(dāng)把燈1裝進(jìn)一個照明裝置或者類似裝置中時有任何負(fù)載比如沖擊載荷作用在燈1上，電弧管2和燈泡6可能會被損壞。因此，在電弧管2與燈泡6之間提供一定的空間是優(yōu)選的。用硅樹脂將所提供的空間充滿，因此，即使負(fù)載作用在燈1上，如上面描述的那樣，硅樹脂可以在一定程度上吸收負(fù)載。
將有上述結(jié)構(gòu)的燈1點(diǎn)亮，并且測量在電弧管2底端部分最冷點(diǎn)的溫度。按照測量結(jié)果，最冷點(diǎn)溫度為63℃，這比對于在上面的初步考察中不使用硅樹脂的燈(最冷點(diǎn)溫度75℃)大約低12℃。
試驗(yàn)結(jié)果表明如下的結(jié)果。通過硅樹脂將電弧管2的底端部分與燈泡6的底端部分連接起來可以使在電弧管2底端部分的最冷點(diǎn)溫度降低到60到65℃的范圍以內(nèi)。當(dāng)最冷點(diǎn)溫度在這個60到65℃的范圍以內(nèi)時，可以獲得最大照明通量的電弧管2的管內(nèi)徑“φi”的數(shù)值為5.0到9.0毫米。
3)緊湊性和照明效率對于包括用設(shè)定在上述范圍內(nèi)那樣小的管內(nèi)徑的玻璃管9制作的電弧管2并且如上所述設(shè)有硅樹脂的燈1，本發(fā)明人考察了滿足其余目標(biāo)(使燈如60瓦白熾燈那樣緊湊，獲得70lm/W或者更高的照明效率，并且實(shí)現(xiàn)燈壽命在6000小時或者更長)的方法。在圖6中示出了考察的結(jié)果。按照這些考察結(jié)果，可以通過把管內(nèi)徑“φi”和電弧管2的電極距離“Le”設(shè)定在圖6中陰影區(qū)域表示的范圍內(nèi)獲得可以滿足上述目標(biāo)的燈1。下面將描述在圖6中所示的結(jié)果，以及為什么上述目的可以實(shí)現(xiàn)的原因。
a)使燈更緊湊在圖6中的線1是表示對于在一定范圍內(nèi)的每種管內(nèi)徑的最大電極距離的線，可以在這個范圍內(nèi)將電極設(shè)置在與60瓦白熾燈的尺寸相對應(yīng)的燈泡6的電弧管2中。如可以由這個圖中看到的那樣，為了使燈更緊湊，可以將電極距離“Le”設(shè)定成比較短，從而減小電弧管2的尺寸。因此，首先算出可以放置在與白熾燈的尺寸相對應(yīng)的燈泡6(外徑“φ”為55毫米，而長度“Lb”為58毫米)中的電弧管2的最大長度。隨后可以得到對于所算出的電弧管2的最大長度的最大電極距離“Le”。在這里應(yīng)該注意到，線“1”上的數(shù)值是對于電極距離“Le”的最大數(shù)值。
b)燈壽命在圖6中的線2是表示可以實(shí)現(xiàn)燈壽命6000小時或者更長的燈的每種管內(nèi)徑的電極距離“Le”的線。為了確保燈壽命為6000小時或者更長，本發(fā)明人關(guān)于燈壽命特點(diǎn)的考察顯示要把電弧管2的管壁負(fù)載“we”設(shè)定在0.16W/cm2或者更小。
c)照明效率在圖6中的線3是表示可以獲得照明效率70lm/W的燈的每種管內(nèi)徑的電極距離“Le”的線。已經(jīng)由試驗(yàn)獲得了在線“3”上的電極距離“Le”的數(shù)值，并且這些數(shù)值是可以獲得照明效率70lm/W的數(shù)值。更具體地說，本發(fā)明人準(zhǔn)備了由管內(nèi)徑由5.0到9.0毫米變化的玻璃管9形成的電弧管2。對于每種管內(nèi)徑的電弧管2將電極距離“Le”設(shè)定在不同的數(shù)值。把采用這些準(zhǔn)備好的電弧管2的燈點(diǎn)亮，并且測量每個燈的照明通量。這樣，得到可以獲得照明效率70lm/W的電極距離“Le”。
4)結(jié)論由上面的考察，關(guān)于按照本發(fā)明的燈1的結(jié)構(gòu)可以得出如下結(jié)論。不是以汞齊的形式而是以單質(zhì)的形式將汞包封在電弧管2中。將形成電弧管2的玻璃管9的管內(nèi)徑“φi”設(shè)定在5.0到9.0毫米的范圍內(nèi)。通過一種硅樹脂把電弧管2的底端部分與燈泡6在它的內(nèi)壁上的底端部分連接起來，從而可以實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)。
如上所述，以單質(zhì)的形式將汞包封在電弧管2中，因此，可以獲得與用于普通照明的熒光燈等價的照明通量升高特點(diǎn)。另外，通過將管內(nèi)徑“φi”設(shè)定在5.0到9.0毫米的范圍內(nèi)，獲得最大照明通量的燈的溫度落在60到65℃的范圍內(nèi)(見圖5)。因此，即使在發(fā)光的過程中電弧管2的溫度升高，可以縮小電弧管2的溫度與獲得最大照明通量的溫度之間的差別。從而使得可以抑制照明效率的降低。進(jìn)而，通過減小管內(nèi)徑“φi”，可以使電極距離“Le”變長，從而可以改善照明效率。
進(jìn)而，通過一種硅樹脂將電弧管2與燈泡6連接起來，可以將在發(fā)光過程中在電弧管2中產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到燈泡6，從而可以降低電弧管2的溫度。
特別是作為60瓦白熾燈的替代品，通過將電弧管2的電極距離“Le”設(shè)定在圖6中由陰影面積表示的范圍內(nèi)，可以使燈1如60瓦白熾燈那樣緊湊，甚至比它更緊湊，并且也可以實(shí)現(xiàn)70lm/W或者更高的照明效率和6000小時或者更長的燈壽命。
<第二實(shí)施例>
在本實(shí)施例中，將本發(fā)明用于21瓦的燈，它是100瓦白熾燈的替代品，而在第一實(shí)施例中，本發(fā)明用于11瓦的燈，它是60瓦白熾燈的替代品。為了區(qū)別按照本實(shí)施例的燈與按照第一實(shí)施例的燈1，按照本實(shí)施例的燈的部件使用附圖標(biāo)記2--。作為一個示例，按照本實(shí)施例的燈的附圖標(biāo)記為201。雖然給出了附圖標(biāo)記，但是在圖中沒有畫出某些部件(例如，燈201和燈泡206)。
下面將描述100瓦白熾燈的基本結(jié)構(gòu)，按照本實(shí)施例的燈201的目標(biāo)是作為它的替代品。用于普通照明的100瓦白熾燈的燈直徑“φ”為60毫米，而燈的長度“L”為110毫米。
已經(jīng)是這種100瓦白熾燈的替代品的傳統(tǒng)的22瓦燈的燈直徑“φ”為65毫米，而燈的長度“L”為140毫米。這意味著與白熾燈相比傳統(tǒng)的22瓦燈的燈直徑“φ”大約大5毫米，而燈的長度“L”大約長30毫米。在這里應(yīng)該注意到，傳統(tǒng)的22瓦燈的照明通量為1520lm，而照明效率為69.1lm/W。
1.結(jié)構(gòu)圖7為一個前視圖，示出了按照本實(shí)施例的電弧管202的整體結(jié)構(gòu)。按照本實(shí)施例的燈201與按照第一實(shí)施例的燈1有相同的基本結(jié)構(gòu)，唯一的差別在于下面的一點(diǎn)。作為100瓦白熾燈的替代品，對于燈201的輸入功率是21瓦，這比對于燈1的輸入功率11瓦大。另外，為了獲得基本上與100瓦白熾燈基本上相同的照明通量，將燈201的電弧管202中的電極距離設(shè)定成比在燈1中的電極距離長。因此，對于燈201，電弧管201有包括大約七圈的螺旋形結(jié)構(gòu)，如在圖7中所示出的那樣，而對于燈1螺旋形結(jié)構(gòu)包括大約五圈。
在這里應(yīng)該注意到，由于與在第一實(shí)施例中所說明的相同的原因，也將玻璃管209的管內(nèi)徑“φi”設(shè)定在5.0到9.0毫米的范圍內(nèi)。
在這里，下面將描述在本實(shí)施例中采用的具體結(jié)構(gòu)和尺寸。
電弧管202由管內(nèi)徑“φi”為7.4毫米并且管外徑“φo”為9.0毫米的玻璃管209制成，并且把電極距離“Le”設(shè)定為640毫米。將玻璃管209做成包括大約七圈的螺旋形結(jié)構(gòu)。電弧管202的外徑“φh”為36毫米，而長度“Lh”為85毫米。燈泡206的外徑“φ”為60毫米，而長度“Lb”為80毫米。
對于燈201的整體尺寸，燈直徑“φ”為60毫米，而燈的長度“L”為128毫米，這意味著燈201比傳統(tǒng)的22瓦燈(燈直徑“φ”為65毫米，而燈的長度“L”為140毫米)更緊湊。具體地說，燈201的燈直徑“φ”比傳統(tǒng)的22瓦燈小5毫米，而燈的長度“L”短12毫米。
下面用上面描述的結(jié)構(gòu)描述燈201的性能。
通過施加21瓦輸入功率將燈201點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。按照對于燈201的測量結(jié)果，在燈開始點(diǎn)亮階段照明通量升高特點(diǎn)與用于普通照明的傳統(tǒng)熒光燈的升高特點(diǎn)等價。并且，當(dāng)燈的電流為大約100毫安時，照明通量為1520lm，照明效率為72.4lm/W，這比作為目標(biāo)的照明效率70lm/W高。進(jìn)而，已經(jīng)證實(shí)燈的壽命為6000小時或者更長。
2.檢查事項在本實(shí)施例中，以下述方式為了實(shí)現(xiàn)使燈201比傳統(tǒng)的22瓦燈更緊湊的目的設(shè)定燈201的尺寸。將燈直徑“φ”設(shè)定在60到65毫米范圍內(nèi)，這比傳統(tǒng)的22瓦燈的燈直徑“φ”65毫米小。將燈長度“L”設(shè)定在120到135毫米范圍內(nèi)，這比傳統(tǒng)的22瓦燈的燈長度“L”140毫米小。如在第一實(shí)施例中那樣，將目標(biāo)設(shè)定為對于燈201得到70lm/W的目標(biāo)照明效率，這不比傳統(tǒng)的22瓦燈的照明效率(69lm/W)低。另外，如在第一實(shí)施例中那樣，將目標(biāo)設(shè)定為對于燈201實(shí)現(xiàn)燈壽命6000小時或者更長。
如在第一實(shí)施例中那樣，本發(fā)明人準(zhǔn)備了大量的燈201，每個燈的玻璃管209的管內(nèi)徑“φi”和電弧管202中的電極距離“Le”變化，并且對這些燈進(jìn)行測量，找出可以滿足使得燈更緊湊，改進(jìn)照明效率并且確保燈的壽命的上述目標(biāo)的數(shù)值。在圖8中示出了測量結(jié)果。當(dāng)管內(nèi)徑“φi”與電極距離“Le”之間的關(guān)系在圖8中陰影區(qū)域表示的范圍內(nèi)時，可以獲得可以滿足上述目標(biāo)的燈201。
下面將描述在圖8中所示的結(jié)果。
a)使燈更緊湊在圖8中的線“21”是表示對于在一定范圍內(nèi)的每種管內(nèi)徑的最大電極距離的線，可以在這個范圍內(nèi)將電極設(shè)置在與100瓦白熾燈的尺寸相對應(yīng)的燈泡206的電弧管202中。
通過計算或者類似手段如在第一實(shí)施例中那樣得到電極距離“Le”。更具體地說，采用可以放置在燈泡206(外徑為60毫米，而長度為80毫米)中的電弧管202的最大長度得到電極距離“Le”，燈泡206的尺寸與100瓦白熾燈的尺寸相對應(yīng)。在這里應(yīng)該注意到，線“21”上的數(shù)值是對于電極距離“Le”的最大數(shù)值。
b)燈壽命在圖8中的線“22”是表示可以實(shí)現(xiàn)燈壽命6000小時或者更長的燈的每種管內(nèi)徑的電極距離“Le”的線。為了確保燈壽命為6000小時或者更長，要把電弧管202的管壁負(fù)載“we”設(shè)定在0.16W/cm2或者更小，如在第一實(shí)施例中那樣。使用這個管壁負(fù)載“we”算出電極距離“Le”。
c)照明效率在圖8中的線“23”是表示可以獲得照明效率70lm/W的燈的每種管內(nèi)徑的電極距離“Le”的線。已經(jīng)由試驗(yàn)獲得了在這根線上的電極距離“Le”的數(shù)值，并且這些數(shù)值是可以獲得照明效率70lm/W的數(shù)值，如在第一實(shí)施例中那樣。
<第三實(shí)施例>
在本實(shí)施例中，將本發(fā)明用于高照明通量類型的23瓦的燈，它是照明通量為1700lm水平的100瓦白熾燈的替代品，而在第二實(shí)施例中，本發(fā)明用于21瓦的燈，它是照明通量為1500lm水平的100瓦白熾燈的替代品。
在本實(shí)施例中，已經(jīng)是100瓦白熾燈的替代品的傳統(tǒng)的22瓦燈被稱為“傳統(tǒng)的燈”。為了區(qū)別按照本實(shí)施例的燈與按照上面的實(shí)施例的燈1和201，按照本實(shí)施例的燈的部件使用附圖標(biāo)記3--。作為一個示例，按照本實(shí)施例的燈的附圖標(biāo)記為301，但是在圖中沒有示出這些附圖標(biāo)記。
照明通量為1700lm水平的100瓦白熾燈(按照本實(shí)施例的燈301的目標(biāo)是它的替代品)的燈結(jié)構(gòu)和尺寸與照明通量為1500lm水平的100瓦白熾燈相同。更具體地說，照明通量為1700lm水平的100瓦白熾燈的燈直徑“φ”為60毫米，而燈的長度“L”為110毫米。
1.結(jié)構(gòu)按照本實(shí)施例的燈301與按照第二實(shí)施例的燈201有相同的基本結(jié)構(gòu)，唯一的差別在于下面的一點(diǎn)。作為照明通量為1700lm水平的100瓦白熾燈的替代品，對于燈301的輸入功率是23瓦，這比對于燈201的輸入功率21瓦大。另外，將燈301的電弧管302中的電極距離設(shè)定成比在燈201中的電極距離長。在這里應(yīng)該注意到，由于與在上面的實(shí)施例中所說明的相同的原因，也將玻璃管309的管內(nèi)徑“φi”設(shè)定在5.0到9.0毫米的范圍內(nèi)。
在這里，下面將描述在本實(shí)施例中采用的具體結(jié)構(gòu)和尺寸。
電弧管302由管內(nèi)徑“φi”為7.4毫米并且管外徑“φo”為9.0毫米的玻璃管309制成，并且把電極距離“Le”設(shè)定為680毫米。將玻璃管309做成包括大約8圈的螺旋形結(jié)構(gòu)。電弧管302的外徑“φh”為36毫米，而長度“Lh”為95毫米。燈泡306的外徑“φ”為60毫米，而長度“Lb”為90毫米(見圖1和2)。
對于燈301的整體尺寸，燈直徑“φ”為60毫米，而燈的長度“L”為138毫米。與傳統(tǒng)的燈(燈直徑“φ”為65毫米，燈的長度“L”為140毫米，照明通量為1520lm)相比，燈301的照明通量改進(jìn)了200lm，而它有基本上相同的長度“L”。燈301的燈直徑“φ”比傳統(tǒng)的燈小5毫米。
下面用上面描述的結(jié)構(gòu)描述燈301的性能。
通過施加23瓦輸入功率將燈301點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。按照對于燈301的測量結(jié)果，在燈開始點(diǎn)亮階段照明通量升高特點(diǎn)與用于普通照明的傳統(tǒng)熒光燈的升高特點(diǎn)等價。并且，照明通量為1720lm，照明效率為74.8lm/W，這比目標(biāo)的照明效率高。進(jìn)而，已經(jīng)證實(shí)燈的壽命為6000小時或者更長。
2.檢查事項在本實(shí)施例中，以下述方式為了實(shí)現(xiàn)使燈301比傳統(tǒng)的燈更緊湊的目的設(shè)定燈301的尺寸。具體地，將燈直徑“φ”設(shè)定在60到65毫米范圍內(nèi)，這比傳統(tǒng)的燈的燈直徑“φ”65毫米小。
以相同的方式如在第二實(shí)施例中對于照明通量為1500lm水平的21瓦燈那樣，將目標(biāo)設(shè)定為對于燈301得到70lm/W或更高的目標(biāo)照明效率，并且燈壽命為6000小時或者更長。
如在第二實(shí)施例中那樣，本發(fā)明人準(zhǔn)備了大量的燈301，每個燈的玻璃管309的管內(nèi)徑“φi”和電弧管302中的電極距離“Le”變化，并且對這些燈進(jìn)行測量，找出可以滿足使得燈更緊湊，改進(jìn)照明效率并且確保燈的壽命的上述目標(biāo)的數(shù)值。在圖9中示出了測量結(jié)果。當(dāng)玻璃管309的管內(nèi)徑“φi”與電極距離“Le”之間的關(guān)系在圖9中陰影區(qū)域表示的范圍內(nèi)時，可以獲得可以滿足上述目標(biāo)的燈301。
下面將描述在圖9中所示的結(jié)果。
a)使燈更緊湊在圖9中的線“31”是表示對于在一定范圍內(nèi)的每種管內(nèi)徑“φi”的最大電極距離的線，在這個范圍內(nèi)燈301的燈直徑“φ”基本上與100瓦白熾燈的直徑等價，而燈301的燈長度“L”基本上與傳統(tǒng)的22瓦燈的長度等價。更具體地說，采用可以放置在燈泡306(外徑大約為60毫米，而長度大約為90毫米)中的電弧管302的最大長度得到對于每個管直徑“φi”的電極距離“Le”。
b)燈壽命在圖9中的線“32”是表示可以實(shí)現(xiàn)燈壽命6000小時或者更長的燈的每種管內(nèi)徑的電極距離“Le”的線。如在第一和第二實(shí)施例中那樣，在與電弧管302的管壁負(fù)載“we”為0.16W/cm2相對應(yīng)的數(shù)值計算出對于電極距離“Le”的數(shù)值。
c)照明效率在圖9中的線“33”是表示可以獲得照明效率70lm/W的燈的每種管內(nèi)徑的電極距離“Le”的線。已經(jīng)由試驗(yàn)獲得了在這根線上的電極距離“Le”的數(shù)值。
<第四實(shí)施例>
在本實(shí)施例中，將本發(fā)明用于7瓦的燈，它是照明通量為500lm水平的40瓦白熾燈的替代品，而在第一實(shí)施例中，本發(fā)明用于11瓦的燈，它是60瓦白熾燈的替代品，在第二實(shí)施例中，本發(fā)明用于21瓦的燈，它是100瓦白熾燈的替代品，而在第三實(shí)施例中，本發(fā)明用于23瓦的燈，它是100瓦白熾燈的替代品。
在本實(shí)施例中，已經(jīng)是40瓦白熾燈的替代品的傳統(tǒng)的8瓦燈被稱為“傳統(tǒng)的燈”。為了區(qū)別按照本實(shí)施例的燈與按照上面的實(shí)施例的燈1，201和301，按照本實(shí)施例的燈的部件使用附圖標(biāo)記4--。作為一個示例，按照本實(shí)施例的燈的附圖標(biāo)記為401，但是在圖中沒有示出這些附圖標(biāo)記。
40瓦白熾燈(按照本實(shí)施例的燈401的目標(biāo)是它的替代品)的燈直徑“φ”為55毫米，燈的長度“L”為98毫米，而照明通量為485lm。在這里應(yīng)該注意到，這種40瓦白熾燈與上面描述的60瓦和100瓦白熾燈一起作為市場上的主要產(chǎn)品被廣泛使用。已經(jīng)是40瓦白熾燈的替代品的傳統(tǒng)的8瓦燈的燈直徑“φ”大約為60毫米，而燈的長度“L2”大約為122毫米。對于這種傳統(tǒng)的8瓦燈的性能，它的照明通量為500lm，而照明效率為62.5lm/W。
1.結(jié)構(gòu)按照本實(shí)施例的燈401與按照第一到第三實(shí)施例的燈有相同的基本結(jié)構(gòu)，唯一的差別在于下面的一點(diǎn)。作為照明通量為500lm水平的40瓦白熾燈的替代品，對于燈401的輸入功率是7瓦，這比對于按照第一到第三實(shí)施例的燈的輸入功率小。另外，將燈401的電弧管402中的電極距離“Le”設(shè)定成比在按照第一到第三實(shí)施例的燈中的電極距離短。在這里應(yīng)該注意到，由于與在第一實(shí)施例中所說明的相同的原因，也將玻璃管409的管內(nèi)徑“φi”設(shè)定在5.0到9.0毫米的范圍內(nèi)。
在這里，下面將描述在本實(shí)施例中采用的具體結(jié)構(gòu)和尺寸。
電弧管402由管內(nèi)徑“φi”為7.4毫米并且管外徑“φo”為9.0毫米的玻璃管409制成，并且把電極距離“Le”設(shè)定為250毫米。將玻璃管409做成包括大約3.5圈的螺旋形結(jié)構(gòu)。電弧管402的外徑“φh”為36毫米，而長度“Lh”為52毫米。燈泡406的外徑“φ”為55毫米，而長度“Lb”為46毫米(見圖1和2)。
對于燈401的整體尺寸，燈直徑“φ”為55毫米，而燈的長度“L”為98毫米。與傳統(tǒng)的燈(燈直徑“φ”為60毫米，燈的長度“L”為122毫米)相比，燈401要緊湊的多，并且進(jìn)而與40瓦白熾燈(燈直徑“φ”為55毫米，燈的長度“L”為98毫米)一樣緊湊。
進(jìn)而，下面用上面描述的結(jié)構(gòu)描述燈401的性能。
通過施加7瓦輸入功率將燈401點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。按照對于燈401的測量結(jié)果，在燈開始點(diǎn)亮階段照明通量升高特點(diǎn)與用于普通照明的傳統(tǒng)熒光燈的升高特點(diǎn)等價。并且，照明通量為510lm，照明效率為72.9lm/W。進(jìn)而，已經(jīng)證實(shí)燈的壽命為6000小時或者更長。
2.檢查事項在本實(shí)施例中，把燈401的尺寸設(shè)定成實(shí)現(xiàn)使燈401基本上與40瓦白熾燈那樣緊湊的目標(biāo)。以與按照第一到第三實(shí)施例的燈1，201和301相同的方式，將目標(biāo)設(shè)定為對于燈401得到70lm/W的目標(biāo)照明效率，以及6000小時或者更長的目標(biāo)燈壽命。
如在第一到第三實(shí)施例中那樣，本發(fā)明人準(zhǔn)備了大量的燈401，每個燈的玻璃管409的管內(nèi)徑“φi”和電弧管402中的電極距離“Le”變化，并且對這些燈進(jìn)行測量，找出可以滿足使得燈更緊湊，改進(jìn)照明效率并且確保燈的壽命的上述目標(biāo)的數(shù)值。在圖10中示出了測量結(jié)果。當(dāng)玻璃管409的管內(nèi)徑“φi”與電極距離“Le”之間的關(guān)系在圖10中陰影區(qū)域表示的范圍內(nèi)時，可以獲得可以滿足上述目標(biāo)的燈401。
下面將描述在圖10中所示的結(jié)果。
a)使燈更緊湊在圖10中的線“41”是表示對于在一定范圍內(nèi)的每種管內(nèi)徑“φi”的最大電極距離的線，在這個范圍內(nèi)燈401的尺寸基本上與40瓦白熾燈等價。更具體地說，采用可以放置在燈泡406(外徑“φ”大約為55毫米，而長度“Lb”大約為46毫米)中的電弧管402的最大長度得到對于每個管直徑“φi”的電極距離“Le”。
b)燈壽命在圖10中的線“42”是表示可以實(shí)現(xiàn)燈壽命6000小時或者更長的燈的每種管內(nèi)徑的電極距離“Le”的線。如在第一到第三實(shí)施例中那樣，在與電弧管402的管壁負(fù)載“we”為0.16W/cm2相對應(yīng)的數(shù)值計算出對于電極距離“Le”的數(shù)值。
c)照明效率在圖10中的線“43”是表示可以獲得照明效率70lm/W的燈的每種管內(nèi)徑的電極距離“Le”的線。已經(jīng)由試驗(yàn)獲得了在這根線上的電極距離“Le”的數(shù)值。
<第五實(shí)施例>
在本實(shí)施例中，將本發(fā)明用于由三個U形玻璃管組成的三個U形電弧管和由四個U形玻璃管組成的四個U形電弧管，而在第一到第四實(shí)施例中，本發(fā)明用于電弧管2，202，302和402，每根管都是由雙螺旋形的玻璃管制成。為了區(qū)別按照本實(shí)施例的燈與按照上面的實(shí)施例的燈1，201，301和401，按照本實(shí)施例的燈的部件使用附圖標(biāo)記5--。作為一個示例，按照本實(shí)施例的燈的附圖標(biāo)記為501。
下面將描述燈501的基本結(jié)構(gòu)，它包括三個U字形電弧管或者四個U字形電弧管。以與每個包括雙螺旋形電弧管的燈1，201，301和401相同的方式，以基本上單質(zhì)的形式將汞包封在電弧管502內(nèi)。將玻璃管509的管內(nèi)徑“φi”設(shè)定在5.0到9.0毫米的范圍內(nèi)。隨后，通過一個導(dǎo)熱件比如一種硅樹脂515將構(gòu)成三個U字形電弧管的三個U字形玻璃管種至少一個或者構(gòu)成四個U字形電弧管的四個U字形玻璃管中至少一個的最冷點(diǎn)516與燈泡506的與最冷點(diǎn)516相對應(yīng)的一部分在熱的關(guān)系上連接起來。隨后，將整體地做成連接起來的U字形玻璃管的一部分的最冷點(diǎn)冷卻。通過這樣做，從根本上改進(jìn)在燈點(diǎn)亮初始階段照明通量升高特征，達(dá)到與用于普通照明的熒光燈等價的水平。進(jìn)而，可以獲得與包括雙螺旋形電弧管2和202的燈1和201等價的照明效率。
圖11A示出了按照第五實(shí)施例的燈501的整體結(jié)構(gòu)，將此圖部分地切開示出它的內(nèi)部。燈501包括在作為60瓦白熾燈的替代品的11瓦燈中使用的電弧管502。作為一個示例，電弧管502是一個四個U字形電弧管，它由四個U字形玻璃管組成。圖11B為一個平面圖，示出了燈501沿著圖11A中的X-X線做的剖面。在這里應(yīng)該注意到，在圖11A中的X-X線與燈泡506的最大外徑相對應(yīng)。
按照本實(shí)施例的燈501的特征在于在所包括的電弧管502中將三個或四個U字形的玻璃管509進(jìn)行橋式連接，在其中形成單一的放電路徑。在圖11A中，在每個玻璃管509的U字形彎曲部分形成最冷點(diǎn)，通過一個導(dǎo)熱件比如硅樹脂515將此U字形彎曲部分在熱的關(guān)系上連接到燈泡506的與U字形彎曲部分相對應(yīng)的底端部分上。除了這一點(diǎn)以外，燈501的結(jié)構(gòu)與包括雙螺旋形電弧管2的燈1類似。
在這里，特別地將玻璃管509的管內(nèi)徑“φi”與電弧管502的電極距離“Le”設(shè)定在圖6中陰影區(qū)域表示的范圍內(nèi)。由于這樣做，如在采用雙螺旋形電弧管2的情況中那樣，可以獲得照明效率為70lm/W并且燈的壽命為6000小時的燈。
下面將描述在本實(shí)施例中采用的具體結(jié)構(gòu)和尺寸。
電弧管502由四個U字形的玻璃管509制成，每根管的管內(nèi)徑“φi”為7.4毫米，而管外徑“φo”為9.0毫米。電極距離“Le”為340毫米。每根U字形的玻璃管509的管寬度“b”為20毫米(見圖11B)。
另外，電弧管502的最大外徑“φh”為46毫米，而長度“Lh”為60毫米。燈泡506的外徑“φ”為60毫米，而長度“Lb”為58毫米。所完成的燈501的燈直徑“φ”為60毫米，而燈長度“L”為110毫米，基本上與60瓦白熾燈等價。
在這里應(yīng)該注意到，電弧管可以由三個U字形的玻璃管509組成，代替四個U字形的玻璃管509。然而，在這種情況下，電弧管的長度“Lh”為73毫米，比包括四個U字形玻璃管509的電弧管502的長度“Lh”60毫米長，因此電弧管的長度“L”不可避免地長到123毫米，比包括四個U字形玻璃管509的電弧管502的長度“L”110毫米長。
通過施加11瓦輸入功率將燈501點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。按照對于燈501的測量結(jié)果，在燈開始點(diǎn)亮階段照明通量升高特點(diǎn)與用于普通照明的傳統(tǒng)熒光燈的升高特點(diǎn)基本上等價。并且，照明通量為780lm，照明效率為70.9lm/W。進(jìn)而，已經(jīng)證實(shí)燈的壽命為6000小時或者更長。
對于照明通量水平為1500lm的21瓦燈501a，它是100瓦白熾燈的替代品(為了區(qū)分這個21瓦燈與作為60瓦白熾燈替代品的21瓦燈501，對這個21瓦燈使用附圖標(biāo)記501a)，也制備了電弧管502a，它的基本結(jié)構(gòu)與在圖11A和11B中所示的電弧管502即四個U字形電弧管相同。通過將玻璃管509a的管內(nèi)徑“φi”與電弧管502a的電極距離“Le”設(shè)定在圖8中陰影區(qū)域表示的范圍內(nèi)，可以獲得燈501a，它有改進(jìn)的照明通量升高特點(diǎn)，這種特點(diǎn)與采用雙螺旋形電弧管的燈的特點(diǎn)等價，并且有70lm/W或者更高的照明效率。
然而，采用四個U字形電弧管502a的燈501a的整體尺寸不可避免地比采用雙螺旋形電弧管202的燈要長。例如，當(dāng)把玻璃管509a的管內(nèi)徑“φi”設(shè)定為7.4毫米，把玻璃管509a的管外徑“φo”設(shè)定為9.0毫米，把電弧管502a中的電極距離“Le”設(shè)定為640毫米，電弧管502a的外徑“φh”為46毫米，而長度“Lh”為95毫米，并且燈泡506a的外徑“φ”為65毫米，而長度“Lb”為90毫米。
進(jìn)而，成品燈501a的直徑“φ”高達(dá)65毫米，而燈長度“L”高達(dá)140毫米。在這里，作為用來將燈501a增加了的燈長度“L”縮短到128毫米的一種方法，這包括雙螺旋形電弧管102的燈201的燈長度“L”可以使用由五根U字形玻璃管組成的電弧管。
<第六實(shí)施例>
雖然在上面的實(shí)施例中目標(biāo)照明效率是70lm/W或者更高，但是本發(fā)明人已經(jīng)考察了用來進(jìn)一步改進(jìn)照明效率而不改變燈的尺寸的技術(shù)。為了區(qū)別按照本實(shí)施例的燈與按照第一實(shí)施例的燈1，按照本實(shí)施例的燈的部件使用附圖標(biāo)記6--。作為一個示例，按照本實(shí)施例的燈的附圖標(biāo)記為601。
圖12示出了按照第六實(shí)施例的11瓦燈的整體結(jié)構(gòu)，它作為60瓦白熾燈的替代品。按照本實(shí)施例的燈601與按照第一實(shí)施例的燈1有相同的基本結(jié)構(gòu)，唯一的差別在于下面的一點(diǎn)。在本實(shí)施例中，形成電弧管602的玻璃管609有橢圓形的截面，而在第一實(shí)施例中玻璃管9有圓形的截面。
1.燈結(jié)構(gòu)和特征a)電極距離為340毫米下面將描述在本實(shí)施例中采用的具體結(jié)構(gòu)和尺寸。形成電弧管602的玻璃管609有下述的橢圓形截面。它的內(nèi)圓周的短的管內(nèi)徑(橢圓的短軸)“D1”為5.4毫米，而長的管內(nèi)徑(橢圓的長軸)“D2”為7.4毫米。它的外圓周的短的管內(nèi)徑為7.0毫米，而長的管內(nèi)徑為9.0毫米。另外，將電弧管602中的電極距離設(shè)定為“340+β毫米”。
“β”的數(shù)值取決于玻璃管609圍繞軸線“A”纏繞的位置改變。換句話說，“β”的數(shù)值取決于玻璃管609的管中心與軸線“A”之間的距離改變。更具體地說，假設(shè)有橢圓形截面的玻璃管609的最外面圓周的位置與有圓形截面的玻璃管9的最外面圓周的位置相同。在這種情況下，玻璃管609的“β”數(shù)值最大(大約30毫米)。在另一方面，假設(shè)有橢圓形截面的玻璃管609的最里面圓周的位置與有圓形截面的玻璃管9的最里面圓周的位置相同。在這種情況下，玻璃管609的“β”數(shù)值最小(基本上為0毫米)。
在這里應(yīng)該注意到，長的管內(nèi)徑“D2”為7.4毫米，這與在第一和第二實(shí)施例中的管內(nèi)徑“φi”相等。另外，電弧管602有螺旋形的結(jié)構(gòu)，如在第一實(shí)施例中那樣包括五圈。電弧管602的外徑“φh”為36毫米，而長度“Lh”為64毫米。燈泡606的外徑“φ”為55毫米，長度“Lb”為58毫米，并且可以覆蓋上述電弧管602。
燈601的燈直徑“φ”為55毫米，燈長度“L”為110毫米，燈直徑比60瓦白熾燈的燈直徑(燈直徑“φ”為60毫米，而燈的長度“L”為110毫米)小一點(diǎn)。
在另一方面，通過透明的硅樹脂615將在電弧管602的底端部分上形成的最冷點(diǎn)616與燈泡606在它的內(nèi)圓周上的底端部分連接起來。在這里應(yīng)該注意到，在電弧管602的底端部分與燈泡606在它的內(nèi)圓周上的底端部分之間的距離“d”為2毫米。將電弧管602的底端部分部分地嵌入進(jìn)硅樹脂615中大約2毫米。
下面用上面描述的結(jié)構(gòu)描述燈601的性能。
通過施加11瓦輸入功率將燈601點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。按照對于燈601的測量結(jié)果，在燈開始點(diǎn)亮階段照明通量升高特點(diǎn)與用于普通照明的傳統(tǒng)熒光燈的升高特點(diǎn)等價。并且，當(dāng)燈的電流為大約70毫安時，照明通量為820lm，照明效率為74.6lm/W，這遠(yuǎn)比作為目標(biāo)的照明效率70lm/W高。
這個照明效率表明相對于按照第一實(shí)施里的燈1的照明效率改進(jìn)了大約4％。這樣，通過采用有橢圓形截面的電弧管602，即使電弧管602有與按照第一實(shí)施里的電弧管2相同的長度仍然可以改善照明效率。
這可以解釋如下。對于有相同的電弧管輸入和每單位長度內(nèi)圓周的表面積的電弧管602和2，有橢圓形截面的電弧管602的光學(xué)路徑比有圓形截面的電弧管2要短。因此，可以使得對于有橢圓形截面的電弧管602的最大照明通量溫度比對于有圓形截面的電弧管2的最大照明通量溫度高。由于這樣做，可以抑制當(dāng)把電弧管602放進(jìn)燈泡606中時由電弧管602中汞蒸氣壓力升高所造成的照明效率的降低，并且因此可以進(jìn)一步改進(jìn)照明效率?？傊紤]到對照明效率的改進(jìn)，燈泡類型的燈601采用有橢圓形截面的電弧管602基本上是有利的。
b)電極距離為365毫米下面將描述在本實(shí)施例中采用的具體結(jié)構(gòu)和尺寸。形成電弧管602的玻璃管609有下述的橢圓形截面。它的內(nèi)圓周的短的管內(nèi)徑“D1”為5.4毫米，而長的管內(nèi)徑“D2”為7.4毫米。它的外圓周的短的管內(nèi)徑為7.0毫米，而長的管內(nèi)徑為9.0毫米。另外，將電弧管602中的電極距離設(shè)定為大約365毫米。電弧管602有螺旋形的結(jié)構(gòu)，如在第一實(shí)施例中那樣包括五圈。電弧管602的外徑“φh”為36毫米，而長度“Lh”為64毫米。
燈601的燈直徑“φ”為55毫米，燈長度“L”為100毫米，燈比60瓦白熾燈(燈直徑“φ”為60毫米，而燈的長度“L”為110毫米)更緊湊。
下面用上面描述的結(jié)構(gòu)描述燈601的性能。
通過施加11瓦輸入功率將燈601點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。按照對于燈601的測量結(jié)果，在燈開始點(diǎn)亮階段照明通量升高特點(diǎn)與用于普通照明的傳統(tǒng)熒光燈的升高特點(diǎn)等價。并且，當(dāng)燈的電流為大約65毫安時，照明通量為810lm，照明效率為74.6lm/W。
在另一方面，按照第一實(shí)施例的燈1包括由有圓形截面的玻璃管9制成的電弧管2，該玻璃管的內(nèi)徑為7.4毫米而外徑為9.0毫米，并且將電極距離設(shè)定為340毫米。以75毫安的燈電流將按照第一實(shí)施例的燈1點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。按照測量結(jié)果，照明通量為790lm，照明效率為71.9lm/W。
這樣，通過采用有橢圓形截面的玻璃管609，與第一實(shí)施例的情況相比，在那里使用有圓形截面的玻璃管，管內(nèi)徑等于上述橢圓形截面的長管內(nèi)徑，可以將輸入電流減小大約10毫安，照明通量可以增加20lm，照明效率可以提高2.7lm/W。
2.電弧管的制作方法下面將描述電弧管602的制作方法，它是由有橢圓形截面的玻璃管609制成的。采用一個玻璃管630(未示出)制作按照本實(shí)施例的有橢圓形截面的電弧管602，該玻璃管是直的玻璃管，并且有圓形的截面，如在上面的實(shí)施例中用于電弧管2的玻璃管9那樣。也通過使用加熱爐將玻璃管630的中間部分變軟并且圍繞著一個芯軸620螺旋形地纏繞軟化的玻璃管630的過程制作電弧管602。
由在本實(shí)施例中的有橢圓形截面的玻璃管609形成電弧管602的制作方法與在第一實(shí)施例中的有圓形截面的玻璃管9形成電弧管2的制作方法的區(qū)別在于以下的一點(diǎn)。對于在本實(shí)施例中的電弧管602，調(diào)節(jié)在形成過程中吹進(jìn)玻璃管631中的氣體比如氮?dú)獾膲毫Γ勾藟毫档?，其方式是把玻璃?31的截面做成橢圓形。并且，如圖13中所示，芯軸620的凹槽625有橢圓形的弧形截面。在這里還應(yīng)該注意到，與凹槽625的截面匹配的形狀是一種橢圓形，它在基本上與芯軸620的軸線方向平行的方向例如以螺旋角度相對于軸線方向傾斜的方向上有長軸。
因此，在制作過程中吹進(jìn)玻璃管631中的氣體對著芯軸620壓縮上述軟化的玻璃管631，從而可以容易地獲得有橢圓形截面的電弧管602。在這里，成形的玻璃管631的兩端仍然保持未進(jìn)行形狀加工的玻璃管的圓形截面。因此，即使小的管內(nèi)徑“D1”為5.0毫米或者更短，在兩端的大的管內(nèi)徑“D2”為5.0毫米或者更大。因此，可以放置電極。
3.檢查事項為了進(jìn)一步將緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈擴(kuò)展成為作為白熾燈替代品的節(jié)能光源，本發(fā)明人考察了進(jìn)一步改進(jìn)照明效率的各種方法，不管燈是燈泡類型的燈還是非燈泡類型的燈，也不管被包封在電弧管內(nèi)的汞是汞齊的形式還是單質(zhì)的形式。
1)橢圓形本發(fā)明人首先考察了減小玻璃管9的內(nèi)徑的方法，為的是提高最大照明通量溫度的目的。在第一實(shí)施例中，如果將管內(nèi)徑“φi”設(shè)定成比5毫米小，不能將電極7和8設(shè)置在玻璃管9中。然而，通過將玻璃管的截面做成橢圓形，具體地說，該橢圓形的長的管內(nèi)徑“D2”為5.0毫米或者更大，即使短的管內(nèi)徑“D1”為5.0毫米或者更小，可以利用長的管內(nèi)徑“D2”放置電極。
進(jìn)而，如果玻璃管609的截面的內(nèi)圓周為橢圓形，特別是該橢圓形的短的管內(nèi)徑“D1”在基本上與相對于水平方向(與玻璃管的軸線垂直的方向)以螺旋角度“α”傾斜的方向“B”基本上相同的方向(見圖14)，與有圓形截面的玻璃管(這種玻璃管的直徑等于橢圓形的長的管內(nèi)徑“D2”)相比，電極距離(電極之間的最短距離)可以更長。
在這里，下面將參考著圖14描述為什么當(dāng)玻璃管609的截面為橢圓形時可以使電極距離更長。圖14示出了沿著包括它的一個預(yù)先確定的位置和離開該預(yù)先確定的位置半圈的一個位置的平面切開的玻璃管609。
在玻璃管609的截面中，短的管內(nèi)徑“D1”在方向“B”的橢圓形由實(shí)線表示，而管內(nèi)徑等于橢圓形的長的管內(nèi)徑“D2”的圓由細(xì)線(與在第一實(shí)施例中的電弧管2相對應(yīng))表示。在這里應(yīng)該注意到，圖表示的是玻璃管9和609的截面共享相同的中心的情況。
在電弧管2和602中每一個中的電極距離典型地是連接設(shè)在其中的一對電極的最短距離。因此，在玻璃管609有橢圓形截面的情況下，最短的螺旋路徑與位于最靠近軸線“A”的玻璃管609的內(nèi)圓周即直徑為“L1”的圓周相對應(yīng)。在玻璃管9有圓形截面的情況下，最短的螺旋路徑與位于最靠近軸線“A”的玻璃管9的內(nèi)圓周即直徑為“L2”的圓周相對應(yīng)。
由圖14可以很清楚地看到，當(dāng)把有圓形截面的電弧管與有橢圓形截面的電弧管作比較時，在此它的長直徑與圓形截面的直徑相等，有橢圓形截面的電弧管602的電極距離比有圓形截面的電弧管2長。進(jìn)而，因?yàn)橥ㄟ^圍繞著軸線“A”將玻璃管9和609纏繞多圈形成電弧管2和602，所以對于電弧管2和602的總長度來說，電弧管2和602之間的電極距離的差別可能是明顯的。因此，可以進(jìn)一步地改進(jìn)照明效率。
進(jìn)而，對于有橢圓形截面的電弧管609來說，外圓周比如果玻璃管9有圓形的截面時的外圓周更靠近軸線“A”。因此，可以將電弧管602的外圓周做成比電弧管2的外圓周小。
如上所述，通過使得橢圓形的玻璃管609的截面的短管內(nèi)徑“D1”在方向“B”，與電弧管由圓形截面的玻璃管2制成的情況相比，其中其直徑等于橢圓形的長管內(nèi)徑，可以縮短由汞原子發(fā)出的紫外光運(yùn)行的路徑。進(jìn)而，也可以延長電極距離。因此，可以進(jìn)一步地改進(jìn)照明效率。
隨后，本發(fā)明人制備了大量燈，它們包括由有橢圓形截面的玻璃管609制成的電弧管602，每根電弧管的橢圓形的短管內(nèi)徑“D1”與長管內(nèi)徑“D2”的比不同，并且測量每個所制備的燈的照明效率。在圖15中以比值“D1/D2”與照明效率的改進(jìn)比值之間的關(guān)系示出了測量結(jié)果。按照這些試驗(yàn)結(jié)果，照明效率的改進(jìn)比值隨著比值D1/D2的減小而增加。
在這里，對于用于上述試驗(yàn)的玻璃管609，將電極距離均勻地設(shè)定為400毫米，也將長的管內(nèi)徑“D2”均勻地設(shè)定為8.0毫米。將短的管內(nèi)徑“D1”變化地設(shè)定為7.4毫米，6.7毫米，6.1毫米，5.3毫米，4.5毫米和3.6毫米。以90毫安的燈電流將每個燈點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。
特別是，當(dāng)玻璃管609有橢圓形截面、短的管內(nèi)徑“D1”在“B”的方向、并且“D1/D2”的比值為0.85或者更低時，與當(dāng)玻璃管由圓形的截面、管內(nèi)徑等于長的管內(nèi)徑“D2”時相比，照明效率改善了2％或者更多。在這里應(yīng)該注意到，照明效率的2％的改善可以使得消費(fèi)者注意到改善了的照明通量，并且因此可以增加產(chǎn)品的價值。
2)電弧管的尺寸和電極距離下面將描述有上面描述的橢圓形截面的電弧管602的具體結(jié)構(gòu)和尺寸。
首先，形成電弧管602的玻璃管609的內(nèi)圓周最好在5毫米到9毫米的范圍內(nèi)，這是由于與在第一實(shí)施例中將玻璃管9的管內(nèi)徑“φi”設(shè)定在5毫米到9毫米的范圍內(nèi)相同的原因。并且，短的管內(nèi)徑“D1”最好不小于3毫米，但是比長的管內(nèi)徑“D2”短。將短的管內(nèi)徑“D1”設(shè)定為不小于3毫米的數(shù)值，使得可以容易地放置電極。將短的管內(nèi)徑“D1”設(shè)定成比長的管內(nèi)徑“D2”短是為了使內(nèi)圓周基本上為橢圓形截面的目的。在這里應(yīng)該注意到，每個電極為平的形狀，如在圖2中所示出的那樣。對于這些電極要求在平面上有大約5毫米×3毫米的空間。
下面將描述確定電弧管的尺寸和電極距離的方法。首先確定用來形成螺旋形電弧管602的直玻璃管630的內(nèi)徑。隨后可以在對于第一實(shí)施例中描述的有圓形截面的電弧管2由圖6中的陰影部分表示的范圍內(nèi)確定電弧管602的電極距離“Le”。更具體地說，可以采用通過假設(shè)短的管內(nèi)徑“D1”等于在圖中所示的電弧管2的管內(nèi)徑“φi”計算出電極距離“Le”。
圖6僅只示出了當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為5毫米或者更小時電極距離“Le”的數(shù)值。當(dāng)管內(nèi)徑“φi”不小于3毫米但是小于5毫米或者更小時電極距離“Le”的最大數(shù)值在點(diǎn)(3.0，1160)和(5.0，690)畫出的線上，或者在此線的下面，將當(dāng)管內(nèi)徑“φi”和電極距離“Le”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)。電極距離“Le”的最小距離在由線“2”延長畫出的線上或者在該線的上方，直到當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為3.0毫米時為止。具體地說，將(φi，Le)的數(shù)值設(shè)定為由點(diǎn)(3.0，445)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(3.0，1160)圍繞的區(qū)域中。
4.玻璃管的端部在上面的實(shí)施例中，將玻璃管的兩端做成使得在基本上與螺旋形電弧管的軸線“A”平行的方向(與固定裝置的主表面垂直的方向)上筆直地伸展，其中，電弧管在設(shè)置了外殼的一側(cè)的端部。然而，玻璃管的端部可以替代地是傾斜的，使得它的比較靠近固定裝置的那些部分更靠近軸線“A”。通過以這樣的方式使玻璃管的端部朝向軸線“A”傾斜，可以使電弧管在軸線方向上的長度比按照上面的實(shí)施例的電弧管2的長度短。
5.其它按照第六實(shí)施例的燈601是本發(fā)明用于由有橢圓形截面的玻璃管形成的電弧管的一個示例，此示例是用于作為60瓦白熾燈替代品的11瓦燈。然而，本發(fā)明可以用于在其它輸入功率的燈中使用的電弧管。
a)21瓦燈(將“a”加到附圖標(biāo)記上)在這種情況下，也以與上面描述的相同的方式參考著圖8設(shè)定電弧管602a的尺寸。更具體地說，首先設(shè)定用來形成電弧管602a的玻璃管609a的短的管內(nèi)徑“D1”，從而可以利用短的管內(nèi)徑“D1”的數(shù)值確定電極距離“Le”。圖8沒有示出當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為5毫米及更小時電極距離“Le”的數(shù)值。當(dāng)管內(nèi)徑“φi”不小于3毫米但是小于5毫米時電極距離“Le”的最大數(shù)值在由線“21”延長畫出的線上或者在該線的下面，直到當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為3.0毫米時為止。電極距離“Le”的最小數(shù)值在由線“22”延長畫出的線上或者在該線的上方，直到當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為3.0毫米時為止。更具體地說，將(φi，Le)的數(shù)值設(shè)定為由點(diǎn)(3.0，840)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(3.0，1085)圍繞的區(qū)域中。
b)作為100瓦白熾燈的替代品的高照明通量類型的23瓦燈(將“b”加到附圖標(biāo)記上)在這種情況下，也以與上面描述的相同的方式參考著圖9設(shè)定電弧管602b的尺寸。更具體地說，首先設(shè)定用來形成電弧管602b的玻璃管609b的短的管內(nèi)徑“D1”，從而可以利用短的管內(nèi)徑“D1”的數(shù)值確定電極距離“Le”。
圖9沒有示出當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為5毫米及以下時電極距離“Le”的數(shù)值。當(dāng)管內(nèi)徑“φi”不小于3毫米但是小于5毫米時電極距離“Le”的最大數(shù)值在由線“31”延長畫出的線上或者在該線的下面，直到當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為3.0毫米時為止。電極距離“Le”的最小數(shù)值在由線“32”延長畫出的線上或者在該線的上方，直到當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為3.0毫米時為止。更具體地說，將(φi，Le)的數(shù)值設(shè)定為由點(diǎn)(3.0，975)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(3.0，1165)圍繞的區(qū)域中。
c)作為40瓦白熾燈的替代品的7瓦燈(將“c”加到附圖標(biāo)記上)在這種情況下，也以與上面描述的相同的方式參考著圖10設(shè)定電弧管602c的尺寸。更具體地說，首先設(shè)定用來形成電弧管602c的玻璃管609c的短的管內(nèi)徑“D1”，從而可以利用短的管內(nèi)徑“D1”的數(shù)值確定電極距離“Le”。
圖10沒有示出當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為5毫米及以下時電極距離“Le”的數(shù)值。當(dāng)管內(nèi)徑“φi”不小于3毫米但是小于5毫米時電極距離“Le”的最大數(shù)值在由線“41”延長畫出的線上或者在該線的下面，直到當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為3.0毫米時為止。電極距離“Le”的最小數(shù)值在由線“42”延長畫出的線上或者在該線的上方，直到當(dāng)管內(nèi)徑“φi”為3.0毫米時為止。更具體地說，將(φi，Le)的數(shù)值設(shè)定為由點(diǎn)(3.0，330)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(3.0，725)圍繞的區(qū)域中。
<改進(jìn)>
雖然在上面的實(shí)施例的基礎(chǔ)上描述了本發(fā)明，但是不應(yīng)該將本發(fā)明限制為在上面的實(shí)施例中示出的具體示例。例如，下面的改進(jìn)是可能的。
1.電弧管的外觀雖然第一到第六實(shí)施例描述了電弧管有螺旋形結(jié)構(gòu)的情況，在這種情況下將玻璃管螺旋地纏繞，并且玻璃管的外周邊當(dāng)在軸線方向上看時為圓形，但是，可以以下述方式纏繞玻璃管在軸線方向上看的電弧管的外周邊為橢圓形。在這種情況下，需要使用分開的模塑夾具或類似裝置。進(jìn)而，雖然上面的實(shí)施例描述了螺旋的電弧管的軸線與底座的中心軸線在相同的方向(豎直方向)的情況，但是，螺旋的電弧管的軸線也可以在與底座的軸線垂直的方向。
2.電弧管的管形狀第六實(shí)施例描述了玻璃管的截面的內(nèi)圓周表面不是圓形的情況，特別是，它是橢圓形，在基本上與玻璃管圍繞著它纏繞的那根軸線垂直的方向上有第一直徑，而此第一直徑比在基本上與軸線平行的方向上的第二直徑小。然而，玻璃管的截面的內(nèi)圓周表面可以為任何其它形狀，只要第一直徑比第二直徑小并且第一直徑與第二直徑的比值為0.85或者更小即可。
例如，玻璃管909的截面可以為在圖16A中示出的橢圓形，其中電弧管902的截面的內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面有不同的形狀。更具體地說，電弧管902在軸線關(guān)于長直徑“D2”的那一側(cè)(下面將這一側(cè)稱為“電弧管的內(nèi)側(cè)”，即在圖16中的右側(cè))的內(nèi)圓周部分有這樣的橢圓形它的短直徑為半徑“D11”的兩倍。并且，電弧管902在相對的那一側(cè)(下面將這一側(cè)稱為“電弧管的外側(cè)”，即在圖16中的左側(cè))的內(nèi)圓周部分有這樣的橢圓形它的短直徑為半徑“D12”的兩倍。進(jìn)而，電弧管902在外側(cè)的內(nèi)圓周部分可以有這樣的圓形其直徑等于長直徑“D2”。
在這樣的情況下，短直徑“D1”(D1＝D11+D12)也比長直徑“D2”小，這樣，與玻璃管909的截面為圓形(其內(nèi)徑等于長直徑“D2”)的情況相比，可以縮短由汞原子發(fā)出的紫外光運(yùn)行達(dá)到管壁的光學(xué)路徑，并且提高電弧管902內(nèi)的最佳汞蒸氣壓力。
特別是當(dāng)半徑“D11”比半徑“D12”小時，與玻璃管909的截面為橢圓形，其短直徑為半徑“D12”的兩倍，的情況相比，電弧管902在內(nèi)側(cè)的內(nèi)圓周部分離開電弧管902的軸線更遠(yuǎn)，從而使得電極距離可以更長。
在這樣的情況下，通過使凹槽925的截面與在圖17A中所示的橢圓形的弧形的一部分匹配，也可以容易地將玻璃管931的截面做成上面描述的形狀。
同樣，對于如在圖16B中所示的玻璃管909的截面，電弧管902在軸線關(guān)于長直徑“D2”的內(nèi)側(cè)的內(nèi)圓周部分可以以三角形朝向電弧管902的內(nèi)側(cè)伸出。電弧管902在軸線關(guān)于長直徑“D2”的外側(cè)的內(nèi)圓周部分可以為圓形，其直徑等于長直徑“D2”。
在這樣的情況下，通過使凹槽925的截面以如在圖17B中所示的三角形的形狀伸出，也可以容易地將玻璃管931的截面的一部分做成上面描述的伸出的三角形的形狀。
在這里應(yīng)該注意到，圖16A和16B示出了在玻璃管909的截面中。電弧管902在外側(cè)的內(nèi)圓周部分為橢圓形。希望本發(fā)明的基本上是橢圓形包括這樣的橢圓形。
在另一方面，下面將描述包括由一種V字形截面的玻璃管909形成的電弧管902的燈的具體結(jié)構(gòu)，尺寸和性能。用來形成電弧管902的玻璃管909的截面為一種V字形，其短管直徑“D1”(在圖中示出的較短那一側(cè)的長度)為4.0毫米，而其長管直徑“D2”(在圖中示出的較長那一側(cè)的長度)為7.4毫米。將電極距離設(shè)定為380毫米。將電弧管902做成有五圈的螺旋形結(jié)構(gòu)，其外徑“φh”為36毫米，而長度“Lh”為60毫米，如在第六實(shí)施例中那樣。
此燈的燈直徑“φ”為55毫米，燈長度“L”為100毫米，比60瓦白熾燈(燈直徑“φ”為60毫米，而燈的長度“L”為110毫米)更緊湊。
下面將描述有上面描述的結(jié)構(gòu)的燈的性能。
施加11瓦輸入功率將燈點(diǎn)亮，使底座的取向朝上。按照對于該燈的測量結(jié)果，在燈開始點(diǎn)亮階段照明通量升高特點(diǎn)與用于普通照明的傳統(tǒng)熒光燈的升高特點(diǎn)等價。并且，當(dāng)燈的電流為大約71毫安時，照明通量為830lm，照明效率高達(dá)75.5lm/W。
此照明效率顯示出比在第六實(shí)施例中的項目1.b)中描述的玻璃管有橢圓形截面的燈改進(jìn)了2.6％。在這里應(yīng)該注意到，這種燈的燈壽命為6000小時或者更長，如按照上面實(shí)施例的燈那樣。在這樣的情況下，通過將凹槽925的截面做成如在圖17C中所示的V字形，也可以容易地將玻璃管931的截面做成一種V字形。
對于在第六實(shí)施例和在圖16A到16C中示出的每種電弧管609和909，截面的第一直徑“D1”的方向與相對于水平方向(軸線方向)以螺旋角度傾斜的方向相對應(yīng)。本發(fā)明假設(shè)這種情況被包括在基本上與軸線垂直的方向。并且，雖然上面的實(shí)施例和改進(jìn)描述了每種電弧管902和909的內(nèi)圓周的形狀和外圓周的形狀基本上相同的情況，但是，它們可以不必然相同。例如，內(nèi)圓周可以為橢圓形，而外圓周可以為圓形。
3.被包住的汞的形式在上面的實(shí)施例中，被包封在電弧管內(nèi)的汞基本上不是汞齊的形式，而是單質(zhì)的形式。在這種情況下，在電極或者類似物附近可以設(shè)置一個按照傳統(tǒng)技術(shù)的小尺寸的輔助汞齊，例如鍍有銦(In)的不銹鋼篩網(wǎng)板。小尺寸的輔助汞齊僅只吸收被包住的汞的一小部分，留下所要求數(shù)量的汞以單質(zhì)形式存在于電弧管內(nèi)，因此不會使照明效率升高特點(diǎn)變壞。
還有，雖然在上面的實(shí)施例中汞以單質(zhì)的形式包封在電弧管內(nèi)，但是可以添加小數(shù)量的汞齊，其數(shù)量范圍不會使照明效率升高特點(diǎn)在很大程度上變壞。在這里應(yīng)該注意到，在這里使用的汞齊主要由In和/或Pb構(gòu)成，更具體地說，是BiIn，BiPbSn，InPb，BiIn，InPbSn或者類似物。
進(jìn)而，雖然在上面的實(shí)施例中汞以單質(zhì)的形式包封在電弧管內(nèi)，但是如果汞齊的汞蒸氣壓力特性與以單質(zhì)形式的汞基本上相同，也可以以汞齊的形式包住汞。這樣的有基本上等價的汞蒸氣壓力特性的汞齊是一種不主要包含In和/或Pb的汞齊，具體地說是ZnHg，F(xiàn)eHg，BiHg，BiSnHg，SnHg以及類似物?？梢允褂眠@些汞齊中的一種或者組合物。在這種情況下，也可以在一定范圍內(nèi)使用小數(shù)量的其它汞齊，比如BiIN，BiPbSn，InPb，BiIn和InPbSn，與汞以單質(zhì)形式被包住的情況相比，這些小數(shù)量的汞齊不會使照明效率升高特點(diǎn)在很大程度上變壞。
4.導(dǎo)熱件雖然上面的實(shí)施例描述了通過一種硅樹脂將電弧管的底端部分與燈泡在它的內(nèi)壁上的底端部分彼此連接起來的情況，但是也可以采用其它的方法，只要可以將發(fā)光過程中電弧管中的熱量傳到燈泡的側(cè)面即可，即，只要在發(fā)光的過程中將電弧管的底端部分與燈泡在它的內(nèi)壁上的底端部分在熱關(guān)系上連接起來即可。
例如，電弧管的底端部分與硅樹脂可以不彼此連接起來，而是簡單地彼此接觸。同樣，當(dāng)燈關(guān)斷時硅樹脂與電弧管可以不彼此接觸，而在燈被點(diǎn)亮之后硅樹脂可以膨脹，與電弧管接觸。在這里應(yīng)該注意到，當(dāng)硅樹脂與電弧管，或者硅樹脂與燈泡不彼此接觸時，在電弧管中溫度降低的程度比當(dāng)硅樹脂與電弧管或者硅樹脂與燈泡彼此接觸時要低。因?yàn)樵跓舯稽c(diǎn)亮之后硅樹脂與電弧管或者硅樹脂與燈泡彼此接觸，至少可以獲得降低電弧管溫度的一定程度的效果。
并且，為了有效地將電弧管中的熱量傳到燈泡，要增加傳導(dǎo)到導(dǎo)熱件的熱量的數(shù)量。作為這樣做的一種方法，可以設(shè)置一個表面隆起的單元，用來增加電弧管與導(dǎo)熱件接觸的面積。
具體地說，可以通過把電弧管的底端部分的一部分做成朝向燈泡側(cè)伸出將表面隆起的單元做成一個伸出部分18，如在圖18中所示的那樣，或者可以通過增加在電弧管的底端部分的一部分的直徑將表面隆起的單元做成一個直徑較大的部分19，如在圖19中所示的那樣。在這里應(yīng)該注意到，在圖18和19示出的情況下，被做成伸出的部分18和直徑較大的部分19的表面隆起單元用于按照第一實(shí)施例的燈1。
通過提供這樣一個表面隆起單元，電弧管中最冷點(diǎn)溫度“T”會降低1到2℃，從而進(jìn)一步改進(jìn)照明效率。
可以通過加熱玻璃管的相應(yīng)部分從而使這部分變軟并且將壓力可以控制的一種氣體注入到玻璃管中容易地形成該表面隆起單元。
工業(yè)上的應(yīng)用可以利用本發(fā)明的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈改善照明效率，并且本發(fā)明的電弧管的制作方法可以用來有效地制作彎曲的電弧管。
權(quán)利要求
1.一種緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，它包括電弧管，由彎曲的玻璃管形成該電弧管，且其中將汞包封在該電弧管中；燈泡，其覆蓋電弧管；以及導(dǎo)熱件，該導(dǎo)熱件設(shè)置在電弧管與燈泡之間，用來將熱量由電弧管傳到燈泡，其中，被包封在電弧管中的汞為下述形式中的至少一種形式(a)基本上單質(zhì)的形式，以及(b)一種汞齊形式，其在點(diǎn)亮?xí)r的汞蒸氣壓力特性基本上與單質(zhì)形式的汞在點(diǎn)亮?xí)r的汞蒸氣壓力特性等價；并且玻璃管有基本上圓形的截面，并且其內(nèi)徑在5到9毫米的范圍內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，汞的汞齊形式為由包括下面的一組中挑選的至少一種汞齊ZnHg，F(xiàn)eHg，BiHg，BiSnHg，以及SnHg。
3.按照權(quán)利要求1所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極；并且當(dāng)把玻璃管的內(nèi)徑“φi(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)時，長方形坐標(biāo)(φi，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(5.0，370)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(5.0，690)所圍繞的區(qū)域內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極；并且當(dāng)把管內(nèi)徑“φi(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)時，長方形坐標(biāo)(φi，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(5.0，700)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(5.0，930)所圍繞的區(qū)域內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求1所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極；并且當(dāng)把管內(nèi)徑“φi(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)時，長方形坐標(biāo)(φi，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(5.0，800)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(5.0，1000)所圍繞的區(qū)域內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求1所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極；并且當(dāng)把管內(nèi)徑“φi(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(φi，Le)時，長方形坐標(biāo)(φi，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(5.0，270)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(5.0，590)所圍繞的區(qū)域內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，玻璃管具有一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)部分，第一螺旋部分和第二螺旋部分，回轉(zhuǎn)部分基本上定位在玻璃管的兩端之間的中間，第一螺旋部分由玻璃管的一端開始，并且圍繞著軸線朝向回轉(zhuǎn)部分纏繞，第二螺旋部分由回轉(zhuǎn)部分開始，并且圍繞著軸線朝向玻璃管的另一端纏繞；并且通過導(dǎo)熱件將玻璃管在它的回轉(zhuǎn)部分附近連接到燈泡上。
8.按照權(quán)利要求7所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，玻璃管的回轉(zhuǎn)部分具有朝向燈泡的伸出部分。
9.一種緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，它包括由螺旋形的彎曲玻璃管制成的電弧管，其中，玻璃管在它的內(nèi)圓周的截面為非圓形的形狀。
10.按照權(quán)利要求9所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，圍繞著軸線螺旋形地纏繞玻璃管；并且在內(nèi)圓周的截面的第一直徑比在內(nèi)圓周的截面的第二直徑小，第一直徑在基本上與軸線垂直的方向上，第二直徑在基本上與軸線平行的方向上。
11.按照權(quán)利要求10所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，玻璃管的截面為基本上橢圓形。
12.按照權(quán)利要求10所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，玻璃管的截面為V字形。
13.按照權(quán)利要求10所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，當(dāng)?shù)谝恢睆綖椤癉1(毫米)”而第二直徑為“D2(毫米)”時，“D2”的數(shù)值在5到9毫米的范圍內(nèi)，而“D1”的數(shù)值不小于3毫米，同時小于“D2”的數(shù)值。
14.按照權(quán)利要求13所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極；并且當(dāng)把第一直徑“D1(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(D1，Le)時，長方形坐標(biāo)(D1，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(3.0，445)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(3.0，855)所圍繞的區(qū)域內(nèi)。
15.按照權(quán)利要求13所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極；并且當(dāng)把第一直徑“D1(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(D1，Le)時，長方形坐標(biāo)(D1，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(3.0，840)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(3.0，1085)所圍繞的區(qū)域內(nèi)。
16.按照權(quán)利要求13所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極；并且當(dāng)把第一直徑“D1(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(D1，Le)時，長方形坐標(biāo)(D1，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(3.0，975)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(3.0，1165)所圍繞的區(qū)域內(nèi)。
17.按照權(quán)利要求13所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，電弧管包括設(shè)置在玻璃管的兩端的電極；并且當(dāng)把第一直徑“D1(毫米)”和電極之間的距離“Le(毫米)”表示成長方形坐標(biāo)(D1，Le)時，長方形坐標(biāo)(D1，Le)的數(shù)值在由點(diǎn)(3.0，330)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(3.0，725)所圍繞的區(qū)域內(nèi)。
18.按照權(quán)利要求9所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，玻璃管有一種雙螺旋結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)部分，第一螺旋部分和第二螺旋部分，回轉(zhuǎn)部分基本上定位在玻璃管的兩端之間的中間，第一螺旋部分由玻璃管的一端開始，并且圍繞著軸線朝向回轉(zhuǎn)部分纏繞，第二螺旋部分由回轉(zhuǎn)部分開始，并且圍繞著軸線朝向玻璃管的另一端纏繞。
19.按照權(quán)利要求9所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，汞以基本上為單質(zhì)的形式而不是以汞齊的形式包封在電弧管內(nèi)。
20.按照權(quán)利要求18所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈其特征在于，其還包括覆蓋電弧管的燈泡，其中，通過導(dǎo)熱件將玻璃管在它的回轉(zhuǎn)部分附近連接到燈泡上。
21.按照權(quán)利要求9所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，玻璃管在它的將電極密封起來的部分有圓形的截面。
22.按照權(quán)利要求7所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，通過導(dǎo)熱件彼此連接起來的回轉(zhuǎn)部分與燈泡之間的距離不大于6.0毫米。
23.按照權(quán)利要求7所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，使用金屬，橡膠和樹脂中的一種作為導(dǎo)熱件。
24.按照權(quán)利要求23所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，使用一種透明的硅樹脂作為導(dǎo)熱件。
25.按照權(quán)利要求7所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，增加電弧管與導(dǎo)熱件彼此連接起來的區(qū)域的隆起部分設(shè)置在電弧管的把它連接到導(dǎo)熱件上的那部分處。
26.按照權(quán)利要求7所述的緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，其特征在于，玻璃管的回轉(zhuǎn)部分與第一螺旋部分和第二螺旋部分中的每一部分之間的距離比玻璃管的回轉(zhuǎn)部分的外徑小。
27.一種通過圍繞芯軸沿著在該芯軸的外表面上形成的螺旋形凹槽纏繞軟化的玻璃管制作螺旋形電弧管的一種方法，其中，凹槽的截面為非弧形的形狀。
28.按照權(quán)利要求27所述的電弧管的制作方法，其特征在于，凹槽的截面的形狀基本上與橢圓形的一部分匹配，該橢圓形的長直徑在與玻璃管圍繞著它纏繞的軸線基本平行的方向上。
29.按照權(quán)利要求27所述的電弧管的制作方法，其特征在于，凹槽的截面為V字形。
30.按照權(quán)利要求27所述的電弧管的制作方法，其特征在于，凹槽有雙螺旋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有由芯軸的頂部朝向芯軸的底部伸展的螺旋形部分；并且通過在玻璃管的基本上中間部分與芯軸的頂部對準(zhǔn)的狀態(tài)下圍繞著芯軸纏繞玻璃管制作出雙螺旋形的電弧管。
31.按照權(quán)利要求27所述的電弧管的制作方法，其特征在于，當(dāng)圍繞著芯軸纏繞玻璃管時，將一種壓縮流體注入到玻璃管中。
全文摘要
公開了一種緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈，它的照明效率比傳統(tǒng)的燈高，并且有與普通的熒光燈等價的改進(jìn)了的在燈點(diǎn)亮的初始階段的照明通量升高特點(diǎn)。這種緊湊的自鎮(zhèn)流的熒光燈(1)包括由玻璃管(9)形成的電弧管(2)，用燈泡(6)覆蓋著電弧管。玻璃管(9)有基本上在它的兩端之間的中間的回轉(zhuǎn)部分，由一端開始圍繞一個軸線朝向回轉(zhuǎn)部分纏繞的第一螺旋部分，以及由回轉(zhuǎn)部分開始圍繞該軸線朝向另一端纏繞的第二螺旋部分。電弧管(2)有被包封在其中的單質(zhì)形式的汞。玻璃管(9)有基本上為圓形的截面，其內(nèi)徑為7.4毫米。通過導(dǎo)熱件將回轉(zhuǎn)部分連接到燈泡(9)上。
文檔編號H01J61/72GK1615534SQ0282712
公開日2005年5月11日 申請日期2002年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月14日
發(fā)明者飯?zhí)锸防? 中野憲次, 內(nèi)田紀(jì)幸, 矢吹達(dá)浩, 高橋潤一, 上田隆, 北川浩規(guī) 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社