CN102113081B - 具有内部组件和外部灯泡的电灯及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电灯包括含有光源和控制机构电路的内部组件。外部封壳围住光源和控制机构的至少一部分，且具有预定的壁厚和端部部分。外部封壳包括沿圆周线分开的两部分。封壳的两部分是可连接和可密封的，以便形成具有密封区域的一致的外部封壳。密封区域具有壁厚，且结合到封壳两部分的表面部分中，使得密封区域的表面不平度不大于0.5毫米，且密封区域的壁厚相对于外部封壳的壁厚的最大差异不大于0.3毫米。还公开了一种制造上述电灯的方法。在通过焊接处理连接和密封封壳的两部分期间，使两部分进入接触位置且进一步压缩第一轴向距离；且然后将两部分彼此拉离第二轴向距离以结合该两部分的表面部分中的密封区域，其中，第二轴向距离大于第一轴向距离。

Description

具有内部组件和外部灯泡的电灯及制造方法

相关申请的交叉引用

进行交叉引用的是与本文同时提交的名称为″FIXINGMECHANISM FOR AN INNER ASSEMBLY TO OUTER BULB″[代理人卷号No.232335(GECZ 2 00904)]的共同拥有的共同未决的申请序列No.12/181,406，以及与本申请同时提交的名称为″HOLDER FORINTEGRAL COMPACT FLUORESCENT LAMP WITH OUTERBULB″[代理人卷号No.232555(GECZ 2 00905)]的共同拥有的共同未决的申请序列No.12/181,414。

技术领域

本发明涉及电灯，并且更具体地涉及可替换常规通用白炽灯的电灯，该电灯带有包括光源和控制机构电路的内部组件。甚至更具体而言，本发明涉及具有还封入控制机构电路的外部封壳的电灯。

背景技术

大多数公知和市售的低压荧光放电灯为目前所称的紧凑型荧光灯(CFL)。这些灯意图替换在广泛的工业和家用领域中使用的白炽灯。这些灯的主要优点为功率消耗低且寿命长。然而，CFL的缺点在于其相对较高的价格和较大的长度尺寸。已经提出了许多构造来解决长度尺寸的问题。这些解决方案包括多管布置和盘管布置。

美国专利No.6,064,155公开了一种带外部封壳的荧光灯，其具有在标准爱迪生型底座(或基座，base)上的白炽灯外部形状。放电管围绕灯的纵轴线卷绕成盘管，且设置在外部封壳内。镇流器也设置在外部封壳内。为了将放电管布置在外部封壳内，封壳在接缝处从中间切开，且然后在布置放电管之后再密封。这并未公开，且因此根据本文件并不会清楚封壳如何切开和再密封以便形成一致的灯泡形状。在玻璃封壳的情况下，两个分开的部分必须焊接，这导致加厚的圆周接缝区域，该区域对灯的光学特征和外观美感产生负面影响。除此之外，密封区域中增加的壁厚导致封壳玻璃壁中的应力过大。

因此，需要一种具有外部封壳的电灯，具体是紧凑型荧光灯，该外部封壳优选为玻璃材料，且在外部封壳的接缝区域中具有改善的壁构造，其容许在无需显著增加成本的情况下制造灯。还需要一种改进的生产方法，其易于与常规制造步骤相结合，且因此适于批量生产。意图提供的是一种紧凑型荧光灯构造，其易于支承不同类型的放电管构造。

发明内容

在本发明的示例性实施例中，提供了一种包括内部组件的电灯，该内部组件包括光源，以及用于控制光源中的电流并连接到光源的电极上的控制机构电路。外部封壳围住(或封入)光源和控制机构电路的至少一部分，且具有预定的壁厚和端部部分。外部封壳的端部部分具有颈部部分，该颈部部分具有用于收容底座壳体的敞开端部。外部封壳限定主轴线，且包括沿大致垂直于封壳主轴线的平面中的圆周线分开的两部分。封壳的两部分是可连接和可密封的，以便形成具有密封区域的一致的外部封壳。密封区域具有壁厚，并结合(或融合)在封壳两部分的表面部分中，使得密封区域的表面不平度不大于0.5毫米；以及密封区域壁厚相对于外部封壳壁厚的最大差异不大于0.3毫米。

在本发明另一方面的示例性实施例中，提出了一种制造电灯的方法。该方法包括如下步骤：a)提供外部封壳，该外部封壳具有主轴线，且包括带颈部部分的端部部分，该颈部部分终止于用于收容底座壳体的敞开端部；

b)通过沿大致垂直于封壳主轴线的平面中的圆周线切割而将封壳分成分别具有边缘区域的第一部分和第二部分；

c)提供包括光源和控制机构电路的内部组件；

d)将内部组件引入封壳的第二部分中；

e)使分开的封壳第一部分和第二部分沿分开线彼此紧邻；

f)将封壳第一部分和第二部分的边缘区域加热至软化点；

g)将封壳的第一部分和第二部分沿分开线连接和密封。

连接和密封步骤还包括以下步骤：

h)使两部分进入接触位置，且将该两部分进一步压缩第一轴向距离，同时保持加热；

i)将两部分彼此拉开第二轴向距离，以便将密封区域结合(或融合)到两部分的表面部分中，其中，第二轴向距离大于第一轴向距离。

所公开的电灯提供了良好的光学特征和优于现有技术灯的较好外形美感。获得了简单的生产方法。不需要特殊的生产线，且可将生产成本保持在较低的水平和可维持批量生产的状态。已经发现，通过将封壳的两部分彼此拉离，不但会使密封区域中的壁厚减小，而且将会显著降低残余应力。该灯的又一优点是与灯泡形(或球状)白炽灯在机械和电性方面的完全相容，这使其成为高效的替换灯。所提出的灯由于有外部封壳，故相对于环境载荷而言提供了一定程度的保护。

附图说明

现在将参照附图详细地描述本发明，在附图中：

图1为以局部截面形式的电灯的侧视图，该电灯具有由利用现有技术方法进行连接和密封的两部分外部封壳所围住的内部组件，

图2为带有由现有技术方法进行连接和密封的两部分外部封壳的电灯的局部截面视图，

图3为带有利用本发明的方法进行连接和密封的两部分外部封壳的电灯的局部截面视图，

图4为将灯封壳切割成两部分的制造步骤的示意图，

图5为包括带有直管部件和镇流器电路的放电管的内部组件的前视图，

图6为包括螺线管构造的放电管和镇流器电路的内部组件的前视图，

图7为将内部组件***封壳的颈部侧部分中的制造步骤的示意图，

图8为使封壳的两部分进入接触位置同时对密封区域施加热的制造步骤的示意图，

图9为保持密封区域加热和沿轴向方向压缩该两部分的制造步骤的示意图，

图10为将封壳的两部分沿轴向方向拉动的制造步骤的示意图，

图11为使密封区域中的玻璃材料煅烧(或退火)的制造步骤的示意图，

图12为在灯的制造中围住光源和电控制机构电路的密封灯封壳的简图，

图13为在灯的制造中向封壳封闭端提供底座和接触端子的示意图。

具体实施方式

首先参看图1和图2，电灯1示为包括光源2、连接到光源2上用于控制光源中的电流的控制机构电路29，以及具有预定的大致均匀的壁厚w1的外部封壳3。外径在50至100毫米的范围内的标准尺寸的外部封壳具有大约0.4毫米至1.0毫米的大致均匀的壁厚。外部封壳封入光源2和至少一部分控制机构电路29，且具有带颈部部分的端部部分，包括用于收容底座壳体26的敞开端部。颈部部分可具有如图所示的用于收容螺纹底座壳体26的螺纹外壁24。光源可为放电管，以及镇流器电路可用作控制机构。放电管具有通过电流引入导线33连接到镇流器电路上的电极，其中，导线33引导穿过放电管的密封端部。镇流器电路29和放电管通过保持和防护支架(shield)35机械地彼此固定。在2007年8月13日提交的共同未决的美国专利申请序列号11/837858中描述了保持和防护支架的详情，该申请因此通过引用整体并入到本文中。镇流器电路通过引出导线34连接到底座壳体的接触端子上。外部封壳3限定主轴线12，且包括沿大致垂直于封壳3主轴线12的平面中的圆周线15分开的两个部分，以便容纳光源2和控制机构电路29。封壳的两个部分31和32相连且密封，以便与密封区域19形成一致的外部封壳。密封区域19具有大约3至6毫米的宽度。在玻璃材料封壳的情况下，两个部分31和32可通过焊接来连接，这导致密封区域19具有壁厚w2，该壁厚w2比密封区域封壳外侧的壁厚w1大至少50％(w2≥1.5*w1)。如可从图1和图2中清楚看出的那样，密封区域包括从封壳初始表面凸出的中心肋条，以及凸入肋条两侧处的封壳内侧中的两个边沿(或缘边)。该肋条和边沿结构还可视作为表面不平度，由参考标号u1和u2表示。表面不平度还可限定为肋条最高点或边沿最低点与封壳初始表面或理想表面的、沿封壳初始表面垂直方向所测得的距离。表面不平度大约为肋条区段的壁厚w2，其比密封区域外侧的封壳壁厚大至少50％(u1≈u2≈w2)。由于增大的壁厚和表面不平度，故在密封区域中存在增大的残余应力，这可在任何机械或热冲击情况下导致封壳破裂。该密封区域不具有在美感上令人满意的外形，且还削弱了光学性能。

因此，提出了如图3中所示的改进型电灯构造。在改进的构造中，与上述实例相似，灯包括两部分，以便容纳光源2和控制机构电路。封壳的两部分相连且密封，以便形成具有密封区域的一致外部封壳。在该种灯构造中，封壳在密封区域中具有壁厚w2′，该密封区域结合(或融合)到封壳两部分的表面部分中。在此情况下，密封区域的表面不平度u1′、u2′不大于0.5毫米。同时，密封区域中壁厚w2′相对于密封区域外侧的外部封壳的壁厚w1′的最大差异不大于0.3毫米。电灯还可为荧光放电灯，其中，光源为放电管布置23，且控制机构电路为镇流器电路。所示实例中的外部封壳3为具有球形部分的灯泡形封壳和具有端部敞开式颈部部分的伸长(或长形)部分，该颈部部分连接到底座壳体(图1)上。灯底座构造成适用于插座，该插座可为通常用于灯的任何常规或标准类型。灯底座可构造成用以配合到螺旋形插座或卡口插座中。在图1中所述的实施例中，连接到颈部部分上的底座壳体为螺旋型或爱迪生型底座壳体，其具有带颈部部分外壁的成形包壳。为此目的，颈部部分具有螺纹外壁24。如果使用卡口型底座壳体，则不需要该螺纹外壁。在此情况下，形成连接且由粘合剂紧固。

在一个实施例(图5)中，放电管布置(或装置)23可包括大致直的管部件，该管部件具有与荧光灯的主轴线大致平行的纵轴线。放电管布置23的这种构造可包括两个或多个单独、伸长、大致平行的具有大致相同长度的直放电管部件，该管部件由桥接件互连以形成连续的弧形通路。单独的放电管部件的数目将确定输出的发光强度。放电管布置还可包括一个或多个单独的、伸长的、具有大致相同长度的呈U形弯曲的放电管部件，该放电管部件由桥接件互连以形成连续的弧形通路。单独的放电管部件的数目将与输出发光强度成正比。放电管布置的端部区段设有电极且以不透气的方式密封。电极电性地连接到引入导线33上，该导线33经由密封的端部区段引入。引入导线33连接到镇流器电路29上，该镇流器电路29包括引出导线34，以便连接到底座壳体上的接触端子上。

在另一实施例(图6)中，放电管布置(或装置)20可由单个管构成，该管具有大致直的端部区段和端部区段之间的中间部分。端部区段在管布置的一端处，且彼此邻近，而中间部分则具有围绕灯纵轴线卷绕的盘绕式构造，以便提供大致均匀的照明。放电管的总长度或类似的是盘绕式中间部分中的圈数将与灯的输出亮度成正比。圈的直径选为尽可能大，以便填充和配合到外部封壳中。放电管布置的端部区段设有电极且以不透气的方式密封。电极电性地连接到引入导线33上，该导线33经由密封的端部区段引入。引入导线33连接到镇流器电路29上，该镇流器电路29包括引出导线34，以便连接到底座壳体上的接触端子上。

现在参看图4至图11，将详细描述用于生产具有灯泡形外部封壳的电灯的制造步骤，该灯泡形外部封壳具有大致球形的部分和伸长的端部部分。在制造方法的该示例性实施例中，电灯为紧凑型荧光灯。在不同的图中，相同的部分提供有相同的参考标号。

在电灯的制造过程中，我们从具有主轴线的外部封壳开始，且外部封壳包括具有颈部部分的端部部分，该颈部部分终止于用于收容底座壳体的敞开端部，这将在下文中详细描述。在相继的步骤中，如图4中所示，外部封壳收容且保持在第一固定元件10与第二固定元件8之间，该第一固定元件10和第二固定元件8以同步的方式沿分别由箭头11和9所示的相同方向旋转。虚线描绘出了由固定元件10和8所覆盖的封壳部分。在该制造步骤期间，外部封壳由切割模5切割成两部分。这可通过使封壳围绕其主轴线12旋转，同时使封壳大致球形部分的中部区域上方的切割模5进入切割位置来实现。切割模优选为可围绕旋转轴线6旋转。如可在该图中清楚看到的那样，封壳和切割模的旋转方向分别与箭头9，11和7所示那样的相同，这导致封壳与切割模之间接触点切割速度的提高。以此方式产生的分开线15具有在大致垂直于封壳主轴线12的平面中的圆周形或优选为圆形。通过以上述方式切割封壳，该封壳将分成第一部分31和第二部分32。分开线的位置选为在外部封壳的大致球形部分的最大直径的区域中，以便提供通向封壳内侧部分的良好通路，且能够采用较大尺寸的光源或放电管布置。

作为准备步骤，如图5和图6中所示，光源和控制机构电路必须相互连接以提供包括光源和控制机构电路的内部组件，以便将该内部组件安置到外部封壳中。在第一部分从封壳的第二部分如图7中的箭头13和图14所示那样移除之后，对于灯的内部组件而言将可接近(或可到达)内部容积。在图7中所示的制造步骤中，包括光源和控制机构电路的内部组件***外部封壳的第二部分32中。当将光源和控制机构电路***外部封壳的第二部分32中时，电连接导线经由颈部部分中的开口引入。为了在两条引出导线之间提供电绝缘，其中至少一条导线必须设有绝缘层。设有绝缘层的引出导线的底座侧端必须是自由的，以便能够与底座的接触端子之一形成电接触。在所示的实例中，光源为放电管布置20，而控制机构电路为镇流器电路。

在下一制造步骤中(见图8)，使外部封壳的第一部分31邻近第二部分32。为了实现外部封壳的第一部分31与第二部分32之间的牢固机械连接或密封，该两部分可使用加热器30焊接在一起，其中，加热器30可为气体加热器。当沿如图4中所示的切割线将外部封壳的两部分31和32的边缘部分加热至高于玻璃材料的软化点时，封壳的玻璃壁厚将增大，且封壳的直径尺寸将在边缘区域中减小或收缩，如可在图8中看到。

在沿分开线熔化封壳两部分的边缘区域之后，使该两部分处在彼此接触位置，且还使它们如箭头16和17所示那样进一步压缩第一轴向距离，同时保持加热。在封壳的第一部分31和第二部分32的边缘区域的压缩期间，第一轴向距离可在0.2至1.5毫米的范围内，或更优选的是在0.2至0.8毫米的范围内。在此阶段，具有增大的壁厚的环18提供在密封区域中，如其可在图9下部的局部截面视图中看到的那样。

在下一步骤(图10)中，再连结的封壳两部分如箭头21和22所示那样彼此拉离第二轴向距离，以便减小密封区域中的壁厚和不平度，其中，第二距离大于第一轴向距离。在将封壳的第一部分和第二部分彼此拉离期间，第二轴向距离为大约4毫米。为了进一步加强壁厚和不平度减小的效果，可对封壳内部施加超压，其可在0.2至0.5mbar的范围内，或更优选为大约0.3mbar。该超压将防止软玻璃材料侵入封壳内，且其还将有助于保持封壳球形部分的初始形状。

在完成将封壳的两部分31，32拉开的步骤之后，封壳的第一部分31将从第一固定元件10(图11)释放。当继续旋转由第二固定元件8所收容和保持的封壳时，密封区域19通过使用气体加热器30以能量较低的火焰或软化焰来煅烧。在该煅烧步骤期间，从密封区域19上除去大部分残余应力。

在相继的步骤中，封壳3从第二固定元件8上移除，且停止所有类型的加热。在进一步处理确保免受将造成任何损坏坏的热应力或机械应力之前，收集和储存封壳(图12)。如可看到的那样，外部封壳3的伸长部分的颈部部分设有螺纹外壁24和管状开口25。如果使用螺旋型或爱迪生型底座壳体，则只需要如图中所示的螺纹外壁24。对于其它类型的底座壳体而言，例如，如果使用卡口型底座壳体，则该螺纹外表面可省略，且将对颈部部分施加不同的形式。

最终，在最后的步骤(图13)中，电灯利用底座壳体26将灯连接到任何旋入或卡口型的常规或标准插座中而接通电路。如图13中所示，电灯(在该实例中为紧凑型荧光灯)设有爱迪生型底座。灯底座可采用任何常规方式固定到外部封壳伸长部分的底座侧端上。外部封壳伸长部分的底座侧端可使用粘合剂、接合剂或螺纹连接而固定到底座上。当使用与爱迪生型底座的螺纹连接时，其可拧到封壳的螺纹端部部分上。在此步骤中，还产生了控制机构或镇流器电路的电流引线和底座壳体26的接触端子27和28的电接触。

本发明不限于所示和所公开的实施例，而是其它元件、改进和变型也在本发明的范围内。例如，本领域的技术人员清楚的是，封壳3的许多其它形式和尺寸都适用于本发明的目的，例如，封壳可具有椭圆或多边形截面以及大于100毫米或小于50毫米的最大外径。光源可选自任何常规光源或节能光源，如CFL、LED等。在CFL的情况中，灯内的放电管部件的数目还可根据灯的尺寸或期望的功率输出而变化。

Claims (14)

1.一种电灯，包括：

内部组件，其包括：

    光源，以及

    控制机构电路，其用于控制所述光源中的电流且连接到所述光源的电极上；

具有预定壁厚的外部封壳，其具有端部部分且围住所述光源以及所述控制机构电路的至少一部分；

所述外部封壳的端部部分具有颈部部分，所述颈部部分带有用于收容底座壳体的敞开端部；

所述外部封壳限定主轴线，且包括沿垂直于所述封壳的主轴线的平面中的圆周线分开的两部分，所述封壳的两部分是可连接和可密封的，以便形成具有密封区域的一致的外部封壳；

所述密封区域具有壁厚，且结合到所述封壳的两部分的表面部分中，使得所述密封区域的表面不平度不大于0.5毫米；以及

所述密封区域的壁厚相对于所述外部封壳的壁厚的最大差异不大于0.3毫米。

2.根据权利要求1所述的电灯，其特征在于，所述外部封壳的圆周分开线位于所述封壳具有在垂直于所述主轴线的平面中所测得的最大直径尺寸的区域中。

3.根据权利要求1所述的电灯，其特征在于，所述封壳具有0.4毫米至1.0毫米的壁厚。

4.根据权利要求1所述的电灯，其特征在于，所述密封区域具有3毫米至6毫米的宽度。

5.根据权利要求1所述的电灯，其特征在于，所述外部封壳由玻璃制成。

6.根据权利要求1所述的电灯，其特征在于，所述光源具有纵轴线，且包括直的管部件的放电管布置，所述管部件具有平行于所述光源的纵轴线的中心轴线，且相邻的管部件串接地彼此相连以形成连续的弧形通路，以及所述管部件与所述光源的纵轴线以及彼此等距地布置以提供均匀的照明。

7.根据权利要求1所述的电灯，其特征在于，所述光源具有纵轴线，且包括单个管的放电管布置，所述单个管具有直的端部区段和位于所述端部区段之间的中间部分，以及所述端部区段在所述管布置的一端处且彼此邻近，以及所述中间部分具有围绕所述电灯的纵轴线卷绕的盘绕式构造以提供均匀的照明。

8.一种用于制造根据上述任一项权利要求所述的电灯的方法，包括以下步骤：

a)提供外部封壳，所述外部封壳具有主轴线，且包括带颈部部分的端部部分，所述颈部部分终止于用于收容底座壳体的敞开端部；

b)通过沿垂直于所述封壳的主轴线的平面中的圆周线切割，将所述封壳分成分别具有边缘区域的第一部分和第二部分；

c)提供包括光源和控制机构电路的内部组件；

d)将所述内部组件引入所述封壳的第二部分中；

e)使所述封壳的分开的第一部分和第二部分沿所述分开线彼此邻近；

f)将所述封壳的第一部分和第二部分的边缘区域加热至软化点；

g)沿所述分开线连接和密封所述封壳的第一部分和第二部分；所述连接和密封步骤还包括以下步骤：

h)使所述第一部分和第二部分进入接触位置，且将所述第一部分和第二部分进一步压缩第一轴向距离，同时保持加热；

i)将所述第一部分和第二部分彼此拉开第二轴向距离，以便将所述密封区域结合到所述第一部分和第二部分的表面部分中，其中，所述第二轴向距离大于所述第一轴向距离。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤i)期间，对所述封壳的内部施加超压。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，施加到所述封壳内部上的所述超压为0.2 mbar至0.5mbar。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，施加到所述封壳内部上的所述超压为0.3mbar。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在压缩所述封壳的第一部分和第二部分期间，所述第一轴向距离在0.2毫米至1.5毫米的范围内。

13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在压缩所述封壳的第一部分和第二部分期间，所述第一轴向距离在0.2毫米至0.8毫米的范围内。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述封壳的第一部分和第二部分彼此拉离期间，所述第二轴向距离为4毫米。

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