專利名稱：帶有保護組件的全天候熒光燈的制作方法
當熒光燈破裂時，玻璃管碎片、水銀和管內磷涂層的粉末會四處散開。在食品被加工或存儲的地方，特別是在超市的光照展示柜旁，庫房職員和顧客在柜燈附近搬動食品時，極其希望并且常為政府規(guī)定所要求，柜燈須被保護起來，盡量減少柜燈破裂的可能性，而如果破裂，必須消除玻璃碎片、水銀、和磷粉逸出并污染食品的可能性。帶有保護組件的熒光燈已為人所知并為此目的而被廣泛使用。這種燈的范例曾在下列美國專利編號中被說明并示出4,048,537(授予Blaisdell等，1977)、4,924,368(Northrup等，1990)、5,173,637(Sica，1992)、5,536,998(Sica，1996)、和5,729,085(Sica，1998)。這三個Sica的專利均為本發(fā)明的受托人所擁有。
冷凍食品的儲存展示柜除了需要減少燈破裂及玻璃和粉末逸出的可能性外，還要求保持燈在低溫環(huán)境下的最佳光輸出；按周圍室溫約為70°F下運行而設計的熒光燈在低的周圍溫度下提供的光輸出比它們在室溫下提供的小得多，因此有不少關于使熒光燈適應低溫運行的建議，如同在下列美國專利編號中所揭露的2,135,696(Baumhauser等，1938)、2,363,109(Keiffer，1944)、2,581,959(Koehler，1952)、3,358,167(Shanks，1967)、3,453,470(Hammer，1969)、3,602,759(Evans，1971)、3,720,826(Gilmore等，1973)、和4,916,352(Haim等，1990)。
在大多數情況下，現有技術的熒光燈保護組件包括專門模制的端配件，該配件可配裝在燈的端蓋上并夾持一個在燈外面的保護套筒。在某些情況下，端配件是特意設計的，使它們能從燈上卸下，這樣當燈燒壞而更換時，保護組件可再使用。在燈破裂時，可卸下的保護組件并不能完全確保將玻璃碎片和磷粉留在其內。不管端配件是永久地連結在燈上還是可卸下，它們都比較昂貴并且通常須為一個特定的燈式樣設計以確保適當的配裝。
Sica’637專利(見上)的燈能對燈的破裂提供良好的保護并且在燈破裂時，保護組件能提供一個封閉物可靠地防止玻璃碎片和磷粉的飛散。就該方面言，燈管外面的保護管用頸圈被牢固地連接在燈的端蓋上，該頸圈既用機械方法接合又用膠粘固定在保護管和端蓋上。Sica’637專利的燈生產起來并不貴，因為它采用簡單的管件和商業(yè)上有供售的膠粘劑。
Sica’998專利也是上面提到的，它涉及一種被保護的熒光燈，該燈被構造得可在冷環(huán)境下運行如超市的冷凍小間和冷凍柜或在冷天的戶外環(huán)境中。該專利采用標準的“室溫”(70°F、21℃)熒光燈，有一保護管套在燈管的外面，由兩端的可壓縮的泡沫材料間隔環(huán)使保護管在徑向上與玻璃燈管間隔開，這樣在兩者之間便形成一個空氣間隙。被截留在其內的空氣形成一個絕熱層，可限制從燈到保護管外周圍空氣的熱傳遞和將熱沿著燈管長度對流地分布的空氣的循環(huán)。保留在空氣間隙中的熱量可防止燈的冷卻，從而可將光輸出保持在或接近于該燈在室溫下的光輸出。保護管能吸收沖擊并減少燈被破裂的可能性。如果燈破裂，那么用膠粘方法還用機械方法連接到燈管端蓋法蘭上和保護管上的冷縮配合的頸圈可將由保護管、頸圈和端蓋組成的封閉物的整體性保持下來，用來容納燈管碎片和磷的粉末。
泡沫材料間隔環(huán)可提供好幾種作用。首先，它是一個使保護管與燈玻璃管間隔開的間隔墊，它在燈管的兩端各造成一個均勻的空氣間隙，由于保護管是剛性的，這樣就可在燈管的整個長度上造成一個均勻的空氣間隙。第二，泡沫材料間隔環(huán)可在空氣間隙的兩端提供熱絕緣，并防止在保護管的兩端生成冷點。第三，泡沫材料間隔環(huán)可在保護管和燈管之間提供沖擊吸收墊，這可減少沖擊燈管的可能性，特別是在靠近燈管的兩端，這種沖擊會使燈斷裂。間隔環(huán)用膠粘劑粘結在燈管上，這樣不僅當將保護組件安裝在燈上而要使保護管滑動越過燈管時而且在燈管的整個壽命中，間隔環(huán)都可堅持在位。為了提高絕緣功能而要避免在燈管內產生應力，并且在間隔環(huán)已經在位時要使保護管能夠滑動越過燈管，在間隔環(huán)和保護管之間的配合為“適貼”配合。由于間隔環(huán)為一可壓縮的泡沫材料，因此能略微壓縮，要使保護管滑動越過燈管并不困難。
為了各種用途，Sica的’998和’637專利在本文被引用。
按照Sica'998專利的帶有保護組件的燈在商業(yè)上有供售，它在預定的低溫即從冰點(32°F、0℃)到-34℃(-30°F)的范圍內可很好地工作。但在該范圍的較高部及在冰點以上的溫度，該燈會過熱以致減少其壽命，并且保護蓋的端部當時間一長時可能會變色以致減少光輸出。在某些環(huán)境中如用來生產奶制品、某些沙拉的覆蓋層和其他產品的冷氣間雖被保持冷卻但多少在冰點之上，這時按照Sica’998專利的被保護的燈就不能很好地工作。在另一方面，被保護的室溫燈如Sica'637專利也不能令人滿意，因為它在溫度低于約10℃(50°F)時會減少光輸出。
本發(fā)明的目的是要提供一種被保護的燈組件，它能比Sica’637專利或Sica’998專利的燈在較寬的溫度范圍內即從約10℃(50°F)到約-34℃(-30°F)的范圍內工作。該范圍允許同一個被保護的燈組件可被用在冷氣間和冷凍間內。
按照本發(fā)明，上述目的和其他目的可以達到，辦法是改進標準熒光燈的保護組件，該燈的型式為一狹長的玻璃管，兩端各有金屬端蓋，每一蓋各有一個靠近玻璃管的法蘭部。該組件包括一個保護管，該保護管由半剛性的、不脆的、聚合物的、透明的或半透明的材料預制成型，能夠穩(wěn)定地承受紫外輻射，并能被接受在玻璃管之外使其內表面與玻璃管的外表面基本上均勻地間隔開，形成一個空氣空間作為燈的絕緣。保護管基本上與燈在縱長方向上的玻璃管的整個直徑部共同延伸，并被固定在燈的法蘭部上，使當燈管破裂時保護管仍被固緊在端蓋上。
所作改進是在保護管兩個接近端蓋的部分上設置多個透氣孔，該透氣孔小到使破裂燈管的玻璃碎片不能從其中通過。透氣孔的數目使在玻璃燈管和保護管之間的空氣間隙能夠得到適度的通風，使該燈在從約10℃(50°F)到約-34℃(-30°F)的周圍溫度的范圍內，光輸出不會有多大的減少，保護管也不會有多大的變色。
按照本發(fā)明，改進的兩個重要方面為(1)透氣孔要足夠小，使當玻璃燈管破裂時能夠防止固體物質如玻璃碎片和磷微粒從完整無損的保護管/端蓋的結構中逸出；(2)這些小孔被這樣排列并且有足夠的數目使在玻璃燈管和保護管之間的空氣空間內有有限的通風。雖然我們未能使通風程度量化，也沒有努力去這樣做，但可以這樣說，過多的通風會使該燈在過低的溫度下運行，這會顯著減少光輸出；而過少的通風會使該燈在過高的溫度下運行，這會使保護管變色，特別是在靠近兩端的地方，那里燈溫最高。通風的正確數量可由實驗確定，在下面說明的實施例中我們就曾這樣做過。
具體地說，曾經發(fā)現透氣孔的直徑小到約1.27mm(0.050英寸)就足夠在玻璃燈管破裂時防止固體材料(相對于氣體而言)從保護管、兩個終端所構成的保護封閉物中逸出。在保護管的兩個端部上的小孔應均勻地分布在保護管的周圍上。當所有透氣孔均位在離開保護管每一端約為3英寸以內時可以得到良好的效果。例如試驗曾經確定一個被保護的燈在10℃(50°F)和-34℃(-30°F)之間的各種周圍溫度下運行時，其燈壽命和光輸出可與在室溫下運行的標準燈(未經保護的燈)接近，其時在保護管的每一端各制有直徑為1.27mm(0.05英寸)的72個透氣孔，排列成3個圓周列，每列24個等距間隔開的透氣孔，列與列的間矩為22mm(7/8英寸)。
為了更好了解本發(fā)明，可結合附圖參閱下面關于示范實施例的說明。


圖1為裝在傳統(tǒng)的熒光燈上的保護組件的一個實施例的一端的側剖視圖，也是另一端的鏡中映象，兩端都是相同的構造。
圖2為本發(fā)明的被保護的燈的一個實施例的側立視圖，中央部已被斷開。
首先參閱圖1，標號10指出一個傳統(tǒng)的、在商業(yè)上有供售的、室溫用的熒光燈，其型式為有一狹長的玻璃管12，在其兩端各有一個輕微的縮頸并各被一個具有周邊法蘭部14a的、金屬的杯狀端蓋14封閉。燈基可以是傳統(tǒng)的雙銷(如圖所示)、單銷或凹槽的雙觸點式。保護組件的保護管16由半剛性的、不脆的、透明的聚合物材料預先成形，并被接納在玻璃管上，形成一個在玻璃管的外表面和保護管內表面之間的、基本上與玻璃管一同在縱長方向上延伸的間隙“C”，這個間隙“C”是由位在玻璃管兩端鄰近的間隔環(huán)18造成并保持的。每一間隔環(huán)都由膠粘層18a膠粘地連結在玻璃管上，膠粘層18a由能夠抗熱和抗紫外輻射的半剛性聚合物泡沫料的帶狀材料制成，形式為一帶，具有基本上均勻的長方形橫截面和這樣一個厚度使環(huán)的外表面與保護管的內表面形成一個適貼配合，從而使保護管能夠沿縱向滑動到燈上。有一由可熱縮的聚合物材料預先成形的頸圈20以疊置的方式被接受在保護管16的兩個端部和鄰近蓋的法蘭部14a上，并熱縮而密封在其上。膠粘層22被插置在每一個頸圈20和保護管16的相應端之間，而膠粘層24被插置在每一個頸圈20和相應的蓋法蘭部14a之間。在玻璃燈管和頸圈20之間沒有膠粘劑。
在本發(fā)明的用38.1mm(1.5英寸)直徑熒光燈的具體例子中，保護管16是從一根擠壓管上切下來的一段，該段沿著縱長方向延伸越過燈管的整個直徑部分(但不越過任一端的縮頸部)，擠壓管由在紫外輻射下高度穩(wěn)定的聚碳酸酯制成。保護管可以是透明的或半透明的，并在任一種情況下都可以是帶色的。合適的、透明的聚碳酸酯管可從美國新澤西州Sterling的熱塑性加工者公司得到供售，稱為產品58UV號，該產品由Mobay公司供應的樹脂(樹脂3207-1112M50號)制成。保護管的壁厚為1.59mm(0.0625英寸)，內直徑為49.2mm(1-13/16英寸)。在半徑上，玻璃管的外側和保護管的內側之間的間隙為2.38mm(3/32英寸)。這個間隙是合乎需要的，它在玻璃燈管和保護管之間提供一個熱絕緣的空氣屏障，可在燈管和保護管外的環(huán)境之間保持一個合乎需要的溫度差。這個間隙還允許對流空氣在其內流動，從而沿著燈的長度可保持一個合乎需要的熱梯度。
間隔環(huán)18由硅樹脂橡膠泡沫材料帶制成，該帶具有基本均勻的長方形橫截面，寬為12.7mm(1/2英寸)、厚為6.35mm(1/4英寸)。泡沫材料的壓縮變形關系為壓力從約41.4KPa(6磅/方英寸)到約95.6KPa(14磅/方英寸)。壓縮變形都可為25％(ASTM D1056)。在該帶的一個面上敷有丙烯酸膠粘劑涂層，而在膠粘劑之上有一防粘襯里。在制造該環(huán)時，從供應卷材上預先切下一段具有所需長度的泡沫材料帶，將它卷繞在燈管上使在兩端匯合處形成一個適貼的對接。該帶被這樣敷設在燈上使其較接近燈端蓋的邊緣基本上與保護管的端頭重合。
頸圈20為從管狀產品切下來的長度為38.1mm的一段，該管狀產品可從美國NJ州、Motuchen的E.H.Canis&Son公司得到供售，商標為“Astramelt FP301”。大約19mm(3/4英寸)的頸圈疊置在保護管上，所用膠粘劑為GE PSA，這樣除了頸圈的縮緊配合外，還在其上提供增添的機械保持，并在燈和保護組件之間提供水分的屏障和氣密性密封。
如果被保護的燈破裂，保護組件可將端蓋保持住并防止玻璃碎片和磷粉的散開。保護組件并不減少光的傳送，因為保護管是完全透明的。
為了使被保護的燈能在溫度高約10℃(50°F)時正常地運行而不會減少其壽命或使保護管端頭附近燈最熱的地方變色，在保護管16的兩個端部都設有透氣孔30。在本實施例中，透氣孔30都具有1.27mm(0.050英寸)的同一直徑。曾經確定這樣大小的孔當玻璃燈管破裂時便可防止玻璃碎片、磷粉和水銀的逸出。透氣孔被均勻分布在保護管的圓周上，這樣當被保護的燈方位不正時便可避免不均勻的通風作用。透氣孔的數目要求將燈的運行溫度保持得足夠低以免在周圍溫度高達10℃(50°F)發(fā)生過熱的問題，在本例中這個數目在保護管的每一端部約為72。合適的布置是將它們排列成3個圓周列，列間的距離約為22.2mm(7/8英寸)，最接近保護管端頭的一列離開端頭的距離亦為22.2mm(7/8英寸)。
上述具體設計只是希望用作一個指導。顯然，不同的透氣孔排列模式、不同的透氣孔數目、以及略大于或略小于1.27mm(0.050英寸)的孔都是能夠使用并得出良好效果的。尺寸足夠小的透氣孔的任何一種布置只要能將玻璃碎片、磷粉和水銀保持在破裂的燈內，數目足夠大的定位在保護管上的透氣孔的任何一種布置只要能提供通風使燈在周圍溫度高達10℃時不會被過熱，都是合適的。曾經確定，透氣孔實際上并不改變被保護燈在溫度低達-34℃時的良好效能。
上述帶有保護組件的燈之所以能夠保持釋出的物質還有一個方面是，當燈破裂時在保護組件內的壓力最初會跌落到比大氣壓低得多的水平，這是因為在燈管內的低真空體積加入到空氣間隙體積內的緣故，因此外面的空氣通過透氣孔進入到由端蓋和保護管限定的體積內?？諝獾牧魅胱柚乖谙薅w積內的物質通過透氣孔的釋出。雖然在燈破裂后在限定體積內的壓力不久便會達到大氣壓，但因為有空氣通過透氣孔引入，透氣孔的存在并不改變保護組件在防止燈內物質被釋放到周圍環(huán)境中的有效性。
權利要求
1.一種帶有保護組件的熒光燈，該燈具有一個狹長的玻璃管，兩端各有金屬端蓋，每一端蓋各有一個靠近玻璃管的法蘭部，保護組件有一保護管，由半剛性的、不脆的、聚合物的、透明或半透明的材料預制成型，能夠穩(wěn)定地承受紫外輻射，并能被接受在玻璃管之外而將其兩端連接在端蓋的法蘭部上，保護管有一內表面基本上均勻地與玻璃管的外表面間隔開，在其間形成一個空氣空間作為燈的絕緣，保護管基本上與燈在縱長方向上的玻璃管共同延伸，其特征為，在保護管兩個接近端蓋的部分上設有多個透氣孔，該透氣孔小到使破裂燈管的玻璃碎片不能從其中通過，而透氣孔的數目有足夠多，使該燈在從約10℃(50°F)到約-34℃(-30°F)的周圍溫度的范圍內運行時，光輸出不會有多大的減少，保護管也不會有多大的變色。
2.根據權利要求1的燈，其特征為，每一透氣孔的直徑都約為1.27mm(0.050英寸)。
3.根據權利要求1的燈，其特征為，透氣孔基本上均勻地分布在保護管的圓周上。
4.根據權利要求1的燈，其特征為，每一透氣孔的直徑都約為1.27mm(0.050英寸)，并且透氣孔基本上均勻地分布在保護管的圓周上。
5.根據權利要求4的燈，其特征為，透氣孔被排列成圓周列，并且每一列內的透氣孔基本上以等距離互相間隔開。
6.根據權利要求4的燈，其特征為，在保護管每一端部上的透氣孔均位在離開保護管的端頭約76mm(3英寸)的范圍內。
7.根據權利要求4的燈，其特征為，在保護管的每一端約有72個透氣孔。
8.根據權利要求1的燈，其特征為，每一透氣孔的直徑約為1.27mm(0.05英寸)，在保護管每一端部上的透氣孔均被排列成3個基本上等距離互相間隔開的圓周列，每一圓周列上有約24個等距離互相間隔開的透氣孔。
9.根據權利要求8的燈，其特征為，與保護管的較近端最為接近的那一列離開該較近端約為22.2mm(7/8英寸)，而各列之間互相間隔開的距離也約為22.2mm(7/8英寸)。
全文摘要
一種具有保護管(16)和玻璃管(12)的熒光燈,在端蓋附近的保護管上設有多個按特定數目和特定大小制造的透氣孔(30)。
文檔編號F21V31/03GK1331834SQ99814794
公開日2002年1月16日 申請日期1999年10月28日 優(yōu)先權日1998年11月6日
發(fā)明者邁克爾·F·西卡 申請人:邁克爾·F·西卡