CN1979756A - 紧凑的自镇流的荧光灯和电弧管的制作方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种紧凑的自镇流的荧光灯和制作方法，它的照明效率比传统的灯高，并且有与普通的荧光灯等价的改进了的在灯点亮的初始阶段的照明通量升高特点。这种紧凑的自镇流的荧光灯(1)包括由玻璃管(9)形成的电弧管(2)，用灯泡(6)覆盖着电弧管。玻璃管(9)有基本上在它的两端之间的中间的回转部分，由一端开始围绕一个轴线朝向回转部分缠绕的第一螺旋部分，以及由回转部分开始围绕该轴线朝向另一端缠绕的第二螺旋部分。电弧管(2)有被包封在其中的单质形式的汞。玻璃管(9)有基本上为圆形的横截面，其内径为7.4毫米。通过导热件将回转部分连接到灯泡(9)上。

Description

紧凑的自镇流的荧光灯和电弧管的制作方法

本申请为以申请号02827124.6和申请日2002年11月12日及名称为“紧凑的自镇流的荧光灯和电弧管的制作方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种紧凑的自镇流的荧光灯，它包括一个弯曲的电弧管，并涉及电弧管的制作方法。

背景技术

在当前的节省能源的时代，照明效率高并且寿命长的紧凑的自镇流的荧光灯作为对白炽灯的替代光源正在引起人们的注意。紧凑的自镇流的荧光灯(下面简单地称为“灯”)有弯曲的电弧管。粗略地说，这样的灯有两种设计类型可供使用，即，有用来包住电弧管的灯泡的灯，以及没有用来包住电弧管的灯泡的灯。下面把有灯泡的灯称为“灯泡类型的灯”，而把没有灯泡的灯称为“非灯泡类型的灯”。

灯泡类型的灯与非灯泡类型的灯之间的差别不仅在于有无玻璃壳(灯泡)，而且在于包封在电弧管内的汞的形式不同。对于灯泡类型的灯，被包封在它的电弧管内的汞的形式为包含铋(Bi)，铟(In)，锡(Sn)以及类似物的一种合金，即，形式为一种汞齐(amalgam)。而对于非灯泡类型的灯，被包封在它的电弧管内的汞的形式不是一种汞齐，而是一种单质(in a single form)。

对于一种灯泡类型的灯，所使用的汞也以单质的形式包封在它的电弧管内。然而，汞以单质的形式被包封在其中的灯泡类型的灯有下列问题。当点亮这样的灯泡类型的灯时，热量在它的包着电弧管的玻璃壳中积存，造成电弧管的温度过度地升高。伴随着这种情况，在电弧管内的汞蒸气的压力升高，从而大大地降低灯的照明效率。对于非灯泡类型的灯，因为在发光的过程中电弧管的温度没有升高很多，所以汞仍然以单质的形式被包封在它的电弧管内，并且因此照明效率仅只有轻微的降低。

考虑到上述问题，已经提出了一些技术用来减少在电弧管内汞蒸气压力的升高，如在日本发表的经过审查的申请No.H03-22016，H03-22017，H03-24018和H03-24019中公开的那样。然而，这些技术可能仅只对于比如9瓦的节能类型的灯有效，该灯是40瓦白炽灯的替代品。对于作为60瓦白炽灯和100瓦白炽灯的替代品的12瓦灯和22瓦灯，在发光的过程中电弧管的温度过度地升高，因此，这些技术不能有效地减少汞蒸气压力的升高。

在这样的背景下，已经发展了一种技术，可以将这种技术用于作为60瓦白炽灯和100瓦白炽灯的替代品的12瓦灯和22瓦灯。这种技术以汞齐的形式把汞包封在电弧管内，如在传统的灯中所采用的那样，而不是以单质的形式把汞包封在电弧管内。已经发现这种技术当使用由BiIn，BiPbSn，InPb，BiIn，和InPbSn中挑选的一种汞齐时可以有效地阻止照明效率的降低。在这里应该注意到，使用一种汞齐的这种技术现在主要用于灯泡类型的灯。

结果，对于作为60瓦白炽灯的替代品的使用三个U形电弧管或者四个U形电弧管的12瓦的灯来说，已经获得了68lm/W的照明效率。

上面描述的这些技术已经极大地改善了灯的照明效率。然而，更具体地看，当把灯关掉时，汞被汞齐吸收。因为在灯启动阶段汞蒸气压力与汞以单质的形式被包封在电弧管中的灯相比比较低，这样使得在灯启动的阶段降低了照明通量。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧凑的自镇流的荧光灯，它有比传统的紧凑的灯更高的照明效率，并且有与普通荧光灯在灯启动阶段等同的改进了的照明通量升高特点，并且提供电弧管的一种制作方法，可以进一步改进照明效率。

本发明的上述目的可以由一种紧凑的自镇流的荧光灯实现，它包括：一个电弧管，由一个弯曲的玻璃管形成该电弧管，并且将汞包封在该电弧管中；一个灯泡，其覆盖电弧管；以及一个导热件，该导热件设置在电弧管与灯泡之间，用来将热量由电弧管传到灯泡，其中，被包封在电弧管中的汞为下述形式中的至少一种形式：(a)基本上单质的形式，以及(b)一种汞齐形式，它的在点亮时的汞蒸气压力特性基本上与单质形式的汞在点亮时的汞蒸气压力特性等同，并且，玻璃管具有基本上圆形的横截面，并且其内径在5到9毫米的范围内。特别是，汞的汞齐形式为由包括下面的一组中挑选的至少一种汞齐：ZnHg，FeHg，BiHg，BiSnHg，以及SnHg。

按照这种结构，汞以单质的形式包封在电弧管内，因此，可以获得与用于普通照明的荧光灯等同的照明通量升高特点。进而，将玻璃管的管内径设定为在5到9毫米的范围内，因此，可以缩短由汞原子发出的紫外光运行到达电弧管的管壁的光学路径。结果，可以提高电弧管获得最大照明通量的温度。因此，可以缩小电弧管获得最大照明通量的温度与在灯发光的过程中电弧管的温度之间的差。因此，可以获得比传统的灯更高的照明效率。

另外，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极，并且，当把管内径“φi(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(φi，Le)时，长方形坐标(φi，Le)的数值在由点(5.0，370)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(5.0，690)围绕的区域内。

通过将这种结构应用于作为60瓦白炽灯的替代品的一种传统的灯，可以将照明效率改善达到等同传统的灯的水平或者更高的水平。并且，可以确保6000小时的灯寿命。进而，可以把灯做成如作为60瓦白炽灯的替代品的传统的灯一样紧凑，或者比它更紧凑。

进而，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极，并且，当把管内径“φi(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(φi，Le)时，长方形坐标(φi，Le)的数值在由点(5.0，700)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(5.0，930)围绕的区域内。

通过将这种结构应用于作为100瓦白炽灯的替代品的一种传统的灯，可以将照明效率改善达到等同传统的灯的水平或者更高的水平。并且，可以确保6000小时的灯寿命。进而，可以把灯做成如作为100瓦白炽灯的替代品的传统的灯一样紧凑，或者比它更紧凑。

再有，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极，并且，当把管内径“φi(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(φi，Le)时，长方形坐标(φi，Le)的数值在由点(5.0，800)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(5.0，1000)围绕的区域内。

通过将这种结构应用于作为100瓦白炽灯的替代品的一种高照明通量类型的23瓦灯，可以将照明效率改善达到等同传统的高照明通量类型的23瓦灯的水平或者更高的水平。并且，可以确保6000小时的灯寿命。进而，可以把灯做成如传统的高照明通量类型的23瓦灯一样紧凑，或者比它更紧凑。

进而，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极，并且，当把管内径“φi(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(φi，Le)时，长方形坐标(φi，Le)的数值在由点(5.0，270)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(5.0，590)围绕的区域内。

通过将这种结构应用于作为40瓦白炽灯的替代品的一种7瓦的灯，可以将照明效率改善达到等同传统的灯的水平或者更高的水平。并且，可以确保6000小时的灯寿命。进而，可以把灯做成如传统的7瓦灯一样紧凑，或者比它更紧凑。

另外，玻璃管有一种双螺旋结构，此结构包括一个回转部分，第一螺旋部分和第二螺旋部分，回转部分基本上定位在玻璃管的两端之间的中间，第一螺旋部分由玻璃管的一端开始，并且围绕着轴线朝向回转部分缠绕，第二螺旋部分由回转部分开始，并且围绕着轴线朝向玻璃管的另一端缠绕，并且，通过导热件将玻璃管在它的回转部分附近连接到灯泡上。

按照这种结构，在灯发光的过程中在回转部分附近形成电弧管的最冷点。可以通过导热件将在这个最冷点部分的热量传导到灯泡上。因此，可以有效地降低电弧管的最冷点的温度。

进而，玻璃管的回转部分具有朝向灯泡的一个伸出部分。

按照这种结构，可以增加将电弧管与导热件彼此连接起来的区域(或面积)。

本发明的目的也可以通过一种紧凑的自镇流的荧光灯实现，它包括由螺旋形的弯曲玻璃管制成的一个电弧管，其中，玻璃管在它的内圆周的横截面为非圆形的形状。特别是，紧凑的自镇流的荧光灯是一个围绕着一个轴线螺旋形地缠绕的玻璃管，并且，在内圆周的横截面的第一直径比在内圆周的横截面的第二直径小，第一直径在基本上与轴线垂直的方向上，第二直径在基本上与轴线平行的方向上。

更具体地，玻璃管的横截面为基本上椭圆形，或者，玻璃管的横截面为V字形。

按照这种结构，第一直径比第二直径小。在这种情况下，与玻璃管的内圆周为直径等于第二直径的圆形的情况相比，可以缩短由汞原子发出的紫外光运行到达电弧管的管壁的光学路径，也可以提高电弧管获得最大照明通量的温度。因此，可以缩小电弧管获得最大照明通量的温度与在灯发光的过程中电弧管的温度之间的差，并且因此，可以改善照明效率。进而，因为第一直径的内圆周在基本上与电弧管的轴线垂直的方向上，所以，玻璃管的椭圆形横截面的内圆周部分(位于轴线侧)比玻璃管的圆形横截面的内圆周部分(位于轴线侧)离开轴线更远。因此，与玻璃管具有圆形横截面的情况相比，可以加长电极距离，并且可以改善照明效率。

并且，当第一直径为“D1(毫米)”而第二直径为“D2(毫米)”时，“D2”的数值在5到9毫米的范围内，而“D1”的数值不小于3毫米，同时小于“D2”的数值。

按照这种结构，可以缩短由汞原子发出的紫外光运行到达电弧管的管壁的光学路径，并且可以提高电弧管获得最大照明通量的温度。因此，即使在灯发光的过程中电弧管的温度升高，可以抑制照明效率的降低。并且，通过利用第二直径可以容易地将电极放置在电弧管中。

进而，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极，并且，当把第一直径“D1(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(D1，Le)时，长方形坐标(D1，Le)的数值在由点(3.0，445)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(3.0，855)围绕的区域内。

通过将这种结构应用于作为60瓦白炽灯的替代品的一种传统的灯，可以将照明效率改善达到与传统的灯等同的水平或者比传统的灯更高的水平。并且，可以确保6000小时的灯寿命。进而，可以把灯做成如传统的灯一样紧凑，或者比它更紧凑。

进而，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极，并且，当把第一直径“D1(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(D1，Le)时，长方形坐标(D1，Le)的数值在由点(3.0，840)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(3.0，1085)围绕的区域内。

通过将这种结构应用于作为100瓦白炽灯的替代品的一种传统的灯，可以将照明效率改善达到与传统的灯等同的水平或者比传统的灯更高的水平。并且，可以确保6000小时的灯寿命。进而，可以把灯做成如作为100瓦白炽灯的替代品的传统的22瓦灯一样紧凑，或者比它更紧凑。

还有，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极，并且，当把第一直径“D1(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(D1，Le)时，长方形坐标(D1，Le)的数值在由点(3.0，975)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(3.0，1165)围绕的区域内。

通过将这种结构应用于作为100瓦白炽灯的替代品的一种高照明通量类型的23瓦灯，可以将照明效率改善达到与传统的高照明通量类型的23瓦灯等同的水平或者比传统的高照明通量类型的23瓦灯更高的水平。并且，可以确保6000小时的灯寿命。进而，可以把灯做成如传统的23瓦灯一样紧凑，或者比它更紧凑。

替代地，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极，并且，当把第一直径“D1(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(D1，Le)时，长方形坐标(D1，Le)的数值在由点(3.0，330)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(3.0，725)围绕的区域内。

通过将这种结构应用于作为40瓦白炽灯的替代品的一种7瓦的灯，可以将照明效率改善达到与传统的7瓦灯等同的水平或者比传统的7瓦灯更高的水平。并且，可以确保6000小时的灯寿命。进而，可以把灯做成如传统的灯一样紧凑，或者比它更紧凑。

在另一方面，玻璃管有一种双螺旋结构，此结构包括一个回转部分，第一螺旋部分和第二螺旋部分，回转部分基本上定位在玻璃管的两端之间的中间，第一螺旋部分由玻璃管的一端开始，并且围绕着轴线朝向回转部分缠绕，第二螺旋部分由回转部分开始，并且围绕着轴线朝向玻璃管的另一端缠绕。

按照这种结构，与例如三个U字形电弧管的情况相比，可以有效地利用在灯泡内有限的空间，并且可以将电极距离设定成更长。

并且，将汞以基本上为单质的形式而不是以汞齐的形式包封在电弧管内。

按照这种结构，与汞以一种汞齐的形式包封在电弧管内的情况相比，可以进一步改善在灯点亮的初始阶段照明通量的升高特点，

进而，紧凑的自镇流的荧光灯还包括一个覆盖着电弧管的灯泡，其中，通过导热件将玻璃管在它的回转部分附近连接到灯泡上。

按照这种结构，可以通过导热件将电弧管的回转部分中的热量传导到灯泡上。因此，可以有效地降低电弧管的温度。

进而，玻璃管在它的将电极密封起来的部分具有圆形的横截面。

按照这种结构，不管玻璃管的中间部分的形状如何，可以容易地将电极放置并且密封在玻璃管中。

并且，通过导热件彼此连接起来的回转部分与灯泡之间的距离不大于6.0毫米。

按照这种结构，可以有效地将电弧管的回转部分中的热量传导到灯泡上。

进而，使用金属，橡胶和树脂中的一种作为导热件。特别是，使用一种透明的硅树脂作为导热件。因此，可以降低电弧管的温度，而不会损坏电弧管的外观。

进而，在电弧管的把它连接到导热件上的部分处设置一个表面***的部分，该部分增加把电弧管与导热件彼此连接起来的面积。

按照这种结构，可以将电弧管的温度降低1到2℃，因此，进一步改进在灯发光的过程中的照明效率。

并且，玻璃管的回转部分与第一螺旋部分和第二螺旋部分中的每一部分之间的距离比玻璃管的回转部分的外径小。

按照这种结构，可以使在与设置在电弧管的轴向方向上的电极的方向相反的方向上的光分布更均匀。

在另一方面，制作方法可以是一种通过围绕一个芯轴沿着在该芯轴的外表面上形成的螺旋形凹槽缠绕软化的玻璃管制作螺旋形电弧管的方法，其中，凹槽的横截面为非弧形的形状，或者可以是电弧管的制作方法，其中，凹槽的横截面的形状基本上与椭圆形的一部分匹配，该椭圆形的长直径在与玻璃管围绕着它缠绕的轴线基本平行的方向上，或者可以是电弧管的制作方法，其中，凹槽的横截面为V字形。通过使用这样的制作方法，可以很容易地将玻璃管在内圆周的横截面做成非圆形，椭圆形，或者V字形。

进而，凹槽有双螺旋结构，该结构有由芯轴的顶部朝向芯轴的底部伸展的螺旋形部分，并且，通过在玻璃管的基本上中间部分与芯轴的顶部对准的状态下围绕着芯轴缠绕玻璃管制作出双螺旋形的电弧管，因此，很容易制作出有双螺旋结构的电弧管。

并且，当围绕着芯轴缠绕玻璃管时，将一种压缩流体注入到玻璃管中，因此，可以防止软化的玻璃管塌缩。

附图说明

本发明的这些和其它目的，优点和特点将会由下面的与附图联系起来做的对它的描述变得清楚，这些描述说明本发明的具体的实施例。在附图中：

图1为前视图，示出了按照本发明的第一实施例的紧凑的自镇流的荧光灯的整体结构，将此图部分地剖开以便示出它的内部；

图2A为前视图，示出了按照第一实施例的电弧管的结构，将此图部分地剖开以便示出它的内部；

图2B为按照第一实施例的电弧管的底视图；

图3A到3C为前视图，示出了围绕一个芯轴缠绕玻璃管的过程，为的是将按照第一实施例的电弧管成形；

图4A到4C为平面图，示出了围绕一个芯轴缠绕玻璃管的过程，为的是将按照第一实施例的电弧管成形；

图5示出了最大照明通量温度与玻璃管的管道内径之间的关系；

图6示出了玻璃管的管道内径与作为60瓦白炽灯替代品的电弧管的电极距离之间的关系；

图7为按照第二实施例的电弧管的前视图；

图8示出了玻璃管的管道内径与作为100瓦白炽灯替代品的电弧管的电极距离之间的关系；

图9示出了玻璃管的管道内径与在作为100瓦白炽灯替代品的高照明通量类型的23瓦灯中使用的电弧管的电极距离之间的关系；

图10示出了玻璃管的管道内径与作为40瓦白炽灯替代品的电弧管的电极距离之间的关系；

图11A为前视图，示出了按照本发明的第五实施例的紧凑的自镇流的荧光灯的整体结构，将此图部分地剖开以便示出它的内部；

图11B为平面图，示出了紧凑的自镇流灯沿着图11A中的X-X线做的剖面；

图12为前视图，示出了按照本发明的第六实施例的紧凑的自镇流的荧光灯的整体结构，将此图部分地剖开以便示出它的内部；

图13为纵向剖面图，示出了围绕一个芯轴缠绕玻璃管的状态，为的是将按照第六实施例的电弧管成形；

图14用来解释当玻璃管有椭圆形横截面时与当玻璃管有圆形横截面时之间电极距离的差别；

图15示出了对于有椭圆形横截面的玻璃管在(a)小管内径与大管内径之间的比与(b)照明效率的改进比之间的关系；

图16A到16C示出了形成电弧管的玻璃管的横截面形状的改型；

图17A到17C为纵向剖面图，示出了示出了围绕一个芯轴缠绕玻璃管的状态，为的是将按照每个改型的电弧管成形；

图18示出了电弧管的一个示例，在此电弧管中在它的与电极侧相对的端部设置一个***部分(或鼓胀部分)；以及

图19示出了电弧管的一个示例，在此电弧管中在它的与电极侧相对的端部设置一个***部分。

具体实施方式

下面参考着图描述本发明的紧凑的自镇流的荧光灯。

<第一实施例>

1.紧凑的自镇流的荧光灯的结构

1)整体结构

图1为前视图，示出了本发明的紧凑的自镇流的荧光灯的整体结构，将此图部分地剖开以便示出它的内部。这个紧凑的自镇流的荧光灯1(下面简单地称为“灯1”)是一个11瓦的灯，它是60瓦白炽灯的替代品。如在图中所示，灯1包括一个螺旋形弯曲的电弧管2，用来点亮电孤管2的一个镇流电路3，一个外壳4，此外壳包含着镇流线路3并且有一个底座5，灯1还包括一个灯泡6，其覆盖电弧管2。

图2A为前视图，示出了电弧管2的结构，将此图部分地剖开以便示出它的内部。图2B为当由下面看时电弧管2的底视图。将电弧管2设置成由外壳4的一个开口向下伸展(与底座5相反的一侧)。形成电弧管2的玻璃管9在设置在它的端部之间基本上中间处的一个回转部分返回，使得两个端部都在外壳4所在的一侧。

玻璃管9有一种双螺旋结构，它由第一螺旋部分11a和第二螺旋部分11b组成，第一螺旋部分由玻璃管9的一端开始并且围绕着轴线“A”朝向底部的回转部分10缠绕，而第二螺旋部分由回转部分10开始并且围绕着轴线“A”朝向玻璃管9的另一端缠绕。第一和第二螺旋部分11a和11b一起围绕着轴线“A”缠绕大约五圈。

在这里应该注意到，采用圈数例如“五圈”表示通过围绕着轴线“A”缠绕将玻璃管9做成双螺旋结构的状态。在这里也应该注意到，以关于水平方向(与轴线“A”垂直的方向)的一个预先确定的角度(下面把这个角度称为“螺旋角度”)围绕着轴线“A”缠绕玻璃管9。

在这里，对于电弧管2选择螺旋结构是由于下列原因。有螺旋结构的电弧管2与传统的U形电弧管相比在一对电极之间可以有较长的距离(电极距离)。换句话说，有螺旋结构的电弧管2可以有比传统的U形电弧管更长的放电距离，因此，作为一个整体可以将它做得更紧凑。

将电极7和8分别密封在玻璃管9的两端。使用由钨做成的线圈电极作为这些电极7和8。将这些电极7和8插进玻璃管9中，使用微珠玻璃将它们暂时固定。把电极7和8的导线7a，7b，8a和8b粘接到玻璃管9上。这样，将玻璃管9气密地密封。

以单质的形式将大约5毫克的汞包封在气密地密封的玻璃管9内，也将氩气和氖气包封在管中作为缓冲气体。在这里，把一种稀土荧光物质加在玻璃管9的内表面上。在这里所使用的荧光物质是三种类型的荧光物质的混合物，它们分别发射出红光，绿光和兰光，例如Y₂O₃:Eu，LaPO₄:Ce，Tb，和BaMg₂，Al₁₆O₂₇:Eu和Mn荧光物质。

本实施例设想汞被包封在玻璃管9内的形式为：在点亮电弧管2的时刻，它能够给出与以单质形式包封在玻璃管9内的汞所给出的汞蒸气压力特性基本上相同的汞蒸气压力特性。因此，在电弧管2的制作过程中，被包封在管中的汞可以为单质的形式，或者可以为另一种形式，比如包含锌的一种合金的形式，只要它在点亮操作的时刻能够给出与单质形式的汞所给出的汞蒸气压力特性基本上相同的汞蒸气压力特性即可。在这里应该注意到，合金(汞齐)的汞蒸气压力是当灯被点亮时蒸发的汞所给出的蒸气压力。

通过把电弧管在电极7和8的那侧的一端固定到固定装置12的底表面上，用固定装置12把电弧管2固定。如在图1中所示，把用来点亮电弧管2的电部件13装接到固定装置12的背表面上。这些电部件13构成点亮电弧管2的镇流线路3。

外壳4由一种合成树脂制成，它为管状，当靠近它的底部端时有较大的直径，如在图1中所示出的那样。把固定装置12设置在外壳4的开口中，使得固定装置12的设置镇流线路3的一侧的位置在外壳4中的背面。通过一种适当的固定装置比如一种粘接剂和一个螺丝把固定装置12的周边部分固定到外壳4的内壁上。把E26类型的底座5装接到外壳4的顶端上，这一端是与外壳4的开口相对的一侧。在这里应该注意到，在图1中未示出电弧管2与镇流线路3之间的电连接和底座5与镇流线路3之间的电连接。

灯泡6设置成将电弧管2覆盖起来。将灯泡6的开口设置在外壳4的开口内部，并且把灯泡6在开口侧的端部通过一种适当的固定装置比如一种粘接剂和一个螺丝在它的开口处固定到外壳4的内壁上。灯泡6和外壳4构成了一个封壳。下面，将灯1的外径即灯泡6的外径假设为灯的直径“φ”，而将灯1的总长度即包括外壳4的底座5的封壳的总长度假设为灯的长度“L”。在本实施例中的灯泡6由玻璃制成，并且为“A”字形。

通过一个导热件15以加热的方法将灯泡6在它的内壁上的底端部分与电弧管2的底端部分(在回转部分10的侧面上)彼此连接起来。用这种结构，即使当把灯1点亮时电弧管2的温度升高，电弧管2中的热量可以通过此导热件15传导到灯泡6。因此，可以减小电弧管2的温度的升高，特别是减小电孤管2底端部分的温度的升高。

下面是为什么可以减小电弧管2的底端部分的温度升高的原因。通过降低电弧管2中最冷部分的温度可以有效地减小在电弧管2中的汞蒸气压力。在本实施例的螺旋形电弧管2的情况下，螺旋形电弧管2的离电极7和8最远的一部分即电弧管2的底端部分是电弧管2的最冷的部分。在这里应该注意到，电弧管2的这个最冷的部分与玻璃管9的回转部分10相对应。

导热件15的示例包括金属，合成树脂，以及橡胶。在这里，考虑到放出由电弧管2发射的光，导热件15透光的透明度高是优选的。进一步考虑到电弧管2的温度的升高，导热件15最好有强的耐热能力。考虑到这些因素所选择的一种具体的材料是透明的硅树脂。

2)具体结构

下面将描述在本实施例中采用的具体结构和尺寸。

如在图1，2A和2B中所示，形成电弧管2的玻璃管9的管内径“φi”为7.4毫米，而管外径“φo”为9.0毫米。在电弧管2中，电极距离为340毫米。将电弧管2做成有一种螺旋结构，其中围绕着轴线“A”将玻璃管9缠绕大约五圈。电弧管2的外径“φh”为36毫米，而长度“Lh”为64毫米。

如在图2B中所示，在玻璃管9的回转部分10与第一螺旋部分11a和第二螺旋部分11b中每一部分之间的距离“S”为4.5毫米，这些部分在回转部分10处返回并且位于底部上，这个数值是采用玻璃管9的管外径“φo”为9.0毫米计算出来的。因此，在电弧管2的底视图中示出的(a)不发光的面积(或区域)(在回转部分10与第一和第二螺旋部分中每一部分之间形成的间隙)与(b)发光的面积(螺旋形部分11a和11b，以及回转部分10)的比值很小。因此，可以获得基本上均匀的照明分布，并且进而，可以增强竖直照明度，竖直照明度是在竖直方向上由电弧管2的底端部分实现的照明。

灯泡6的外径“φ”为55毫米，而长度“Lb”为58毫米。灯泡6设置成覆盖电弧管2。电弧管2的长度“Lh”(64毫米)比灯泡6的长度“Lb”(58毫米)长(见图1)，这是因为把固定电弧管2的固定装置12装到外壳4上，将它部分地插进外壳4中。

灯1的灯直径“φ”为55毫米，而灯长度“L”为110毫米。与用于普通照明的灯直径为60毫米而灯长度为110毫米的60瓦白炽灯相比，灯1的灯直径小5毫米，而灯长度相等。这意味着灯1比60瓦白炽灯更紧凑。

下面用上面描述的结构描述灯1的性能。

通过施加11瓦输入功率将灯1点亮，使底座5的取向朝上。按照对于灯1的测量结果，在灯开始点亮阶段照明通量升高特点与用于普通照明的传统荧光灯的升高特点等价。并且，当灯的电流为大约75毫安时，照明通量为790lm，照明效率为71.9lm/W，这比作为目标的照明效率70lm/W高。进而，已经证实灯的寿命为6000小时或者更长。

3)电弧管的制作方法

下面将描述电弧管2的制作方法。图3A到3C和图4A到4C为解释用一个芯轴制作双螺旋电弧管过程的图。图3A到3C为芯轴的前视图。图4A到4C为芯轴的顶视图。

首先，如在图3A和4A中所示出的那样将一个芯轴20准备好。如在图3A中所示，芯轴20为圆柱形，在它的外表面有凹槽25。凹槽25以双螺旋的形状由芯轴20的顶部朝向芯轴20的底部(芯轴20的底端部分)伸展。

在芯轴20的顶部21(此顶部是芯轴的一端即顶端)，关于芯轴20的顶部21的中心(在芯轴20的轴线上的一点)对称地设置两个用来形成电弧管2的回转部分10的形成回转的部分22和两个止动部分23(见图4A)，这两个止动部分用来防止玻璃管30在进行缠绕时由芯轴20偏离开。在这里应该注意到，在图3A和4A中的附图标记25a表示凹槽25的底表面(作为螺旋形电弧管的内圆周)。形成回转的部分22位于底表面25a在螺旋方向的顶部21的一侧的一端。

在芯轴20的底部设置一个安装部分24，该底部是它的另一端(即底端)用来把芯轴20安装到一个驱动装置上。在这里应该注意到，驱动装置有在轴线方向上使芯轴20运动同时使它围绕着该轴线旋转的功能。

接着，准备好玻璃管30，它是直的玻璃管，并且有圆形的横截面。将玻璃管30的中间部分加热，将这部分***。如在图3B和4B中所示，以下述方式放置软化的玻璃管30：使它的基本上中间部分在芯轴20的顶部21的两个形成回转的部分22之间。随后，如在图3C和4C中所示出的那样，使正在固定着玻璃管30的两端的芯轴20在“X”方向上运动，同时使它在方向“A”上围绕着轴线旋转。这样使得软化的玻璃管30沿着螺旋形的凹槽围绕着芯轴20缠绕。在这里应该注意到，对芯轴20每一圈在方向“X”方向上运动的距离进行控制，使得与凹槽25的螺旋形状的一个节距相匹配。

凹槽25有弧形的横截面，目的是使得已经缠绕上的玻璃管30能够有一个圆形的横截面。另外，在缠绕玻璃管30的过程中，将一种其压力受控制的气体比如氮气吹进玻璃管30中。在这里应该注意到，可以在已经沿着凹槽25围绕着芯轴20缠绕玻璃管30之后将一种气体吹进玻璃管30中。另外，替代在本实施例中描述的将一种气体比如氮气吹进玻璃管30中，可以将一种液体比如水和醋酸丁酯注入到玻璃管30中。

当玻璃管30的缠绕完成并且将玻璃管30冷却下来时，使芯轴20在与缠绕方向相反的方向(与方向“A”相反的方向)上转动，使得玻璃管30可以由芯轴20上脱开。通过在图3中所示的与方向“A”相反的方向上转动，可以容易地将玻璃管30与芯轴20脱开。

2.检查事项

在检查灯泡类型的灯1的过程中，本发明人设定了四个目标：

1)改进在灯点亮初始阶段照明通量升高特点(更详细地说，在25℃室温下点亮后三秒钟的目标照明通量为稳定照明的照明通量的60％)，从而与用于普通照明的荧光灯的特点相当；

2)使灯1与白炽灯一样紧凑或者更紧凑，具体地说，60瓦白炽灯的灯直径“φ”为60毫米，灯的长度“L”为110毫米；

3)改进照明效率，达到70lm/W或者更高，这比传统灯的照明效率68lm/W要高；并且

4)改进灯的寿命，达到6000小时或者更高，如JEL201(JapanElectric Lamp Manufactures Association)所规定的那样。

在实现这四个目标的努力过程中，本发明人考察了减小在灯点亮过程中照明效率降低的多种方法，在灯中被包封在电弧管2中的汞不是以汞齐的形式而是以单质的形式存在。

1)管的内径

在点亮过程中所述的照明效率降低是由于以下原因。在电弧管内的汞蒸气压力随着电弧管温度的升高而升高。因此，在放电空间中汞原子的数目增加，由一个原子发射出的紫外光被另一个汞原子吸收。结果，照明效率降低。考虑到这一点，本发明人首先考虑缩短由汞原子发射出的紫外光运行到达电弧管的管壁(内圆周)的光学路径。本发明人认为通过这样做可以减少被汞原子吸收的紫外光的数量。换句话说，通过减小形成电弧管2的玻璃管9的内径“φi”，本发明人认为可以减小照明效率的降低。

这样，本发明人进行了试验为的是确定对于在玻璃管9的管内径“φi”范围由5毫米到12毫米的每个不同数值可以获得最大照明效率的汞蒸气压力。更具体地，本发明人制作出管内径“φi”由5毫米到12毫米每次改变1毫米的灯，并且用这些灯进行了试验。在这里，对于管内径“φi”选择由5毫米到12毫米范围的数值是由于下面的原因。当管内径“φi”为5毫米或者更低时，在电弧管2中设置电极7和8很困难。在另一方面，当管内径“φi”为12毫米或者更高时，电弧管2的尺寸变大，从而无法使灯1比较紧凑。

进而，以下面的数值确定出与管内径“φi”相对应的电极距离“Le”，这个数值使得电弧管2的管壁载荷“we”可以为0.16W/cm²，这是使用采用传统的灯收集的数据。在这样的数值下确定内部电极距离“Le”是因为本发明人关于灯寿命特点的考察结果确保当管壁载荷“we”可以为0.16W/cm²时，对于灯1可以获得大约6000小时的灯寿命。可以由电弧管的输入除以电弧管2内圆周的表面积“π×φi×Le”得到管壁载荷“we”。在这里，由输入功率(11瓦)乘以镇流线路3的线路效率(0.91)算出电弧管的输入。

在试验中，将一个非灯泡类型的灯放在一个恒温箱中，使电弧管中的汞蒸气压力改变。更具体地，将恒温箱中的环境温度设定在不同的数值，从而改变在电弧管内的汞蒸气压力。随后测量出电弧管得到最大照明通量的温度(下面把它称为“最大照明通量温度T”)。在这里应该注意到，电弧管获得最大照明通量的汞蒸气压力被称为“最佳汞蒸气压力”。

在图5中示出了试验结果。如图所示，最大照明通量温度“T”随着管内径“φi”的减小升高。特别是，当管内径“φi”小到5毫米时，最大照明通量温度“T”高达摄氏65度。

试验结果表明下面的结果。如果电弧管2的一部分的温度(这部分温度最低(下面把它称为“最冷点温度”)，即，电弧管2的底部的温度)基本上与最大照明通量温度相同，在发光过程中不会出现照明效率的降低。在这里，最冷点温度和最大照明通量温度可以比较，这是因为最大照明通量温度是与电弧管2获得最大照明通量的汞蒸气压力(最佳汞蒸气压力)相对应的温度，并且电弧管2中的汞蒸气压力也取决于电弧管2的最冷点温度。

2)电弧管的温度

本发明人考察了用来在发光过程中降低电弧管2的最冷点温度的各种方法。只要这样的方法可以用来在发光过程中把电弧管2的最冷点温度降低到65℃或者更低，就可以简单地通过减小电弧管2的管内径“φi”减少发光过程中照明效率的降低。

作为初步的考察，本发明人制作出的灯1包括由管内径“φi”为7.4毫米，管外径“φo”为9.0毫米的玻璃管9形成的电弧管2，并且电极距离“Le”为340毫米。灯1的尺寸基本上与60瓦白炽灯的尺寸(灯直径“φ”为60毫米，而灯的长度“L”为110毫米)相同。随后，通过施加11瓦的输入功率将灯1点亮。测量电弧管2和灯泡6的温度。在这里应该注意到，以底座的取向向上将灯1点亮。在这里也应该注意到，灯泡6为A字形，这与60瓦白炽灯相同。

按照对于电弧管2的测量结果，底端部分的温度大约为75℃，这是电弧管2中的最冷点。这就是说，在电弧管2的底端部分形成最冷点。试验结果表明下面的结果。如果可以将电弧管2的最冷点温度降低10℃或者更多，就可以使得在发光过程中电弧管2的最冷点温度和可以实现最大照明通量的最大照明通量温度“T”基本上相同。

在另一方面，与电弧管最冷点相反的灯泡6的底端部分的温度大约为50℃。电弧管2的底端部分与灯泡6的底端部分之间的温度差大约为25℃。

在这里，本发明人认为可以通过在发光过程中将电弧管2中的热量传导到覆盖电弧管2的灯泡6降低电弧管2的温度。本发明人选择通过如在图1中所示的一个导热件以热的方式将电弧管2的最冷点16连接到与最冷点16相对的灯泡6的方法，并且考察这些有效的方式。

本发明人试图发现一种材料作为导热件15，这种材料有高的耐热能力和高的透光能力，如上面描述的那样，并且选择一种透明的硅树脂作为这种材料。透明的硅树脂不会破坏灯1的外观，也不会造成在发光过程中硅树脂在灯泡6上以一个阴影出现的问题。

将电弧管2的底端部分与灯泡6在它的内壁上的底端部分之间的距离“d”(见图1)设定为2毫米，并且部分地将电弧管2的底端部分嵌入进硅树脂中大约2毫米。在这里，本发明人发现对于用于上面测量的灯1，通过设定大于6.0毫米的距离“d”可以实现把最冷点温度降低一度。因此，把距离“d”设定为6.0毫米或者更小。

考虑到导热性，消除电弧管2的底端部分与灯泡6的底端部分之间的距离“d”似乎是优选的，使得热量可以直接由电弧管2的底端部分传导到灯泡6。然而，电弧管2和灯泡6都是由玻璃制成。如果当运送灯1时或者当把灯1装进一个照明装置或者类似装置中时有任何负载比如冲击载荷作用在灯1上，电弧管2和灯泡6可能会被损坏。因此，在电弧管2与灯泡6之间提供一定的空间是优选的。用硅树脂将所提供的空间充满，因此，即使负载作用在灯1上，如上面描述的那样，硅树脂可以在一定程度上吸收负载。

将有上述结构的灯1点亮，并且测量在电弧管2底端部分最冷点的温度。按照测量结果，最冷点温度为63℃，这比对于在上面的初步考察中不使用硅树脂的灯(最冷点温度：75℃)大约低12℃。

试验结果表明如下的结果。通过硅树脂将电弧管2的底端部分与灯泡6的底端部分连接起来可以使在电弧管2底端部分的最冷点温度降低到60到65℃的范围以内。当最冷点温度在这个60到65℃的范围以内时，可以获得最大照明通量的电弧管2的管内径“φi”的数值为5.0到9.0毫米。

3)紧凑性和照明效率

对于包括用设定在上述范围内那样小的管内径的玻璃管9制作的电弧管2并且如上所述设有硅树脂的灯1，本发明人考察了满足其余目标(使灯如60瓦白炽灯那样紧凑，获得70lm/W或者更高的照明效率，并且实现灯寿命在6000小时或者更长)的方法。在图6中示出了考察的结果。按照这些考察结果，可以通过把管内径“φi”和电弧管2的电极距离“Le”设定在图6中阴影区域表示的范围内获得可以满足上述目标的灯1。下面将描述在图6中所示的结果，以及为什么上述目的可以实现的原因。

a)使灯更紧凑

在图6中的线1是表示对于在一定范围内的每种管内径的最大电极距离的线，可以在这个范围内将电极设置在与60瓦白炽灯的尺寸相对应的灯泡6的电弧管2中。如可以由这个图中看到的那样，为了使灯更紧凑，可以将电极距离“Le”设定成比较短，从而减小电弧管2的尺寸。因此，首先算出可以放置在与白炽灯的尺寸相对应的灯泡6(外径“φ”为55毫米，而长度“Lb”为58毫米)中的电弧管2的最大长度。随后可以得到对于所算出的电弧管2的最大长度的最大电极距离“Le”。在这里应该注意到，线“1”上的数值是对于电极距离“Le”的最大数值。

b)灯寿命

在图6中的线2是表示可以实现灯寿命6000小时或者更长的灯的每种管内径的电极距离“Le”的线。为了确保灯寿命为6000小时或者更长，本发明人关于灯寿命特点的考察显示要把电弧管2的管壁负载“we”设定在0.16W/cm²或者更小。

c)照明效率

在图6中的线3是表示可以获得照明效率70lm/W的灯的每种管内径的电极距离“Le”的线。已经由试验获得了在线“3”上的电极距离“Le”的数值，并且这些数值是可以获得照明效率70lm/W的数值。更具体地说，本发明人准备了由管内径由5.0到9.0毫米变化的玻璃管9形成的电弧管2。对于每种管内径的电弧管2将电极距离“Le”设定在不同的数值。把采用这些准备好的电弧管2的灯点亮，并且测量每个灯的照明通量。这样，得到可以获得照明效率70lm/W的电极距离“Le”。

4)结论

由上面的考察，关于按照本发明的灯1的结构可以得出如下结论。不是以汞齐的形式而是以单质的形式将汞包封在电弧管2中。将形成电弧管2的玻璃管9的管内径“φi”设定在5.0到9.0毫米的范围内。通过一种硅树脂把电弧管2的底端部分与灯泡6在它的内壁上的底端部分连接起来，从而可以实现热传导。

如上所述，以单质的形式将汞包封在电弧管2中，因此，可以获得与用于普通照明的荧光灯等价的照明通量升高特点。另外，通过将管内径“φi”设定在5.0到9.0毫米的范围内，获得最大照明通量的灯的温度落在60到65℃的范围内(见图5)。因此，即使在发光的过程中电弧管2的温度升高，可以缩小电弧管2的温度与获得最大照明通量的温度之间的差别。从而使得可以抑制照明效率的降低。进而，通过减小管内径“φi”，可以使电极距离“Le”变长，从而可以改善照明效率。

进而，通过一种硅树脂将电弧管2与灯泡6连接起来，可以将在发光过程中在电弧管2中产生的热量传导到灯泡6，从而可以降低电弧管2的温度。

特别是作为60瓦白炽灯的替代品，通过将电弧管2的电极距离“Le”设定在图6中由阴影面积表示的范围内，可以使灯1如60瓦白炽灯那样紧凑，甚至比它更紧凑，并且也可以实现70lm/W或者更高的照明效率和6000小时或者更长的灯寿命。

<第二实施例>

在本实施例中，将本发明用于21瓦的灯，它是100瓦白炽灯的替代品，而在第一实施例中，本发明用于11瓦的灯，它是60瓦白炽灯的替代品。为了区别按照本实施例的灯与按照第一实施例的灯1，按照本实施例的灯的部件使用附图标记2--。作为一个示例，按照本实施例的灯的附图标记为201。虽然给出了附图标记，但是在图中没有画出某些部件(例如，灯201和灯泡206)。

下面将描述100瓦白炽灯的基本结构，按照本实施例的灯201的目标是作为它的替代品。用于普通照明的100瓦白炽灯的灯直径“φ”为60毫米，而灯的长度“L”为110毫米。

已经是这种100瓦白炽灯的替代品的传统的22瓦灯的灯直径“φ”为65毫米，而灯的长度“L”为140毫米。这意味着与白炽灯相比传统的22瓦灯的灯直径“φ”大约大5毫米，而灯的长度“L”大约长30毫米。在这里应该注意到，传统的22瓦灯的照明通量为1520lm，而照明效率为69.1lm/W。

1.结构

图7为一个前视图，示出了按照本实施例的电弧管202的整体结构。按照本实施例的灯201与按照第一实施例的灯1有相同的基本结构，唯一的差别在于下面的一点。作为100瓦白炽灯的替代品，对于灯201的输入功率是21瓦，这比对于灯1的输入功率11瓦大。另外，为了获得基本上与100瓦白炽灯基本上相同的照明通量，将灯201的电弧管202中的电极距离设定成比在灯1中的电极距离长。因此，对于灯201，电弧管201有包括大约七圈的螺旋形结构，如在图7中所示出的那样，而对于灯1螺旋形结构包括大约五圈。

在这里应该注意到，由于与在第一实施例中所说明的相同的原因，也将玻璃管209的管内径“φi”设定在5.0到9.0毫米的范围内。

在这里，下面将描述在本实施例中采用的具体结构和尺寸。

电弧管202由管内径“φi”为7.4毫米并且管外径“φo”为9.0毫米的玻璃管209制成，并且把电极距离“Le”设定为640毫米。将玻璃管209做成包括大约七圈的螺旋形结构。电弧管202的外径“φh”为36毫米，而长度“Lh”为85毫米。灯泡206的外径“φ”为60毫米，而长度“Lb”为80毫米。

对于灯201的整体尺寸，灯直径“φ”为60毫米，而灯的长度“L”为128毫米，这意味着灯201比传统的22瓦灯(灯直径“φ”为65毫米，而灯的长度“L”为140毫米)更紧凑。具体地说，灯201的灯直径“φ”比传统的22瓦灯小5毫米，而灯的长度“L”短12毫米。

下面用上面描述的结构描述灯201的性能。

通过施加21瓦输入功率将灯201点亮，使底座的取向朝上。按照对于灯201的测量结果，在灯开始点亮阶段照明通量升高特点与用于普通照明的传统荧光灯的升高特点等价。并且，当灯的电流为大约100毫安时，照明通量为1520lm，照明效率为72.4lm/W，这比作为目标的照明效率70lm/W高。进而，已经证实灯的寿命为6000小时或者更长。

2.检查事项

在本实施例中，以下述方式为了实现使灯201比传统的22瓦灯更紧凑的目的设定灯201的尺寸。将灯直径“φ”设定在60到65毫米范围内，这比传统的22瓦灯的灯直径“φ”65毫米小。将灯长度“L”设定在120到135毫米范围内，这比传统的22瓦灯的灯长度“L”140毫米小。如在第一实施例中那样，将目标设定为对于灯201得到70lm/W的目标照明效率，这不比传统的22瓦灯的照明效率(69lm/W)低。另外，如在第一实施例中那样，将目标设定为对于灯201实现灯寿命6000小时或者更长。

如在第一实施例中那样，本发明人准备了大量的灯201，每个灯的玻璃管209的管内径“φi”和电弧管202中的电极距离“Le”变化，并且对这些灯进行测量，找出可以满足使得灯更紧凑，改进照明效率并且确保灯的寿命的上述目标的数值。在图8中示出了测量结果。当管内径“φi”与电极距离“Le”之间的关系在图8中阴影区域表示的范围内时，可以获得可以满足上述目标的灯201。

下面将描述在图8中所示的结果。

a)使灯更紧凑

在图8中的线“21”是表示对于在一定范围内的每种管内径的最大电极距离的线，可以在这个范围内将电极设置在与100瓦白炽灯的尺寸相对应的灯泡206的电弧管202中。

通过计算或者类似手段如在第一实施例中那样得到电极距离“Le”。更具体地说，采用可以放置在灯泡206(外径为60毫米，而长度为80毫米)中的电弧管202的最大长度得到电极距离“Le”，灯泡206的尺寸与100瓦白炽灯的尺寸相对应。在这里应该注意到，线“21”上的数值是对于电极距离“Le”的最大数值。

b)灯寿命

在图8中的线“22”是表示可以实现灯寿命6000小时或者更长的灯的每种管内径的电极距离“Le”的线。为了确保灯寿命为6000小时或者更长，要把电弧管202的管壁负载“we”设定在0.16W/cm²或者更小，如在第一实施例中那样。使用这个管壁负载“we”算出电极距离“Le”。

c)照明效率

在图8中的线“23”是表示可以获得照明效率70lm/W的灯的每种管内径的电极距离“Le”的线。已经由试验获得了在这根线上的电极距离“Le”的数值，并且这些数值是可以获得照明效率70lm/W的数值，如在第一实施例中那样。

<第三实施例>

在本实施例中，将本发明用于高照明通量类型的23瓦的灯，它是照明通量为1700lm水平的100瓦白炽灯的替代品，而在第二实施例中，本发明用于21瓦的灯，它是照明通量为1500lm水平的100瓦白炽灯的替代品。

在本实施例中，已经是100瓦白炽灯的替代品的传统的22瓦灯被称为“传统的灯”。为了区别按照本实施例的灯与按照上面的实施例的灯1和201，按照本实施例的灯的部件使用附图标记3--。作为一个示例，按照本实施例的灯的附图标记为301，但是在图中没有示出这些附图标记。

照明通量为1700lm水平的100瓦白炽灯(按照本实施例的灯301的目标是它的替代品)的灯结构和尺寸与照明通量为1500lm水平的100瓦白炽灯相同。更具体地说，照明通量为1700lm水平的100瓦白炽灯的灯直径“φ”为60毫米，而灯的长度“L”为110毫米。

1.结构

按照本实施例的灯301与按照第二实施例的灯201有相同的基本结构，唯一的差别在于下面的一点。作为照明通量为1700lm水平的100瓦白炽灯的替代品，对于灯301的输入功率是23瓦，这比对于灯201的输入功率21瓦大。另外，将灯301的电弧管302中的电极距离设定成比在灯201中的电极距离长。在这里应该注意到，由于与在上面的实施例中所说明的相同的原因，也将玻璃管309的管内径“φi”设定在5.0到9.0毫米的范围内。

在这里，下面将描述在本实施例中采用的具体结构和尺寸。

电弧管302由管内径“φi”为7.4毫米并且管外径“φo”为9.0毫米的玻璃管309制成，并且把电极距离“Le”设定为680毫米。将玻璃管309做成包括大约8圈的螺旋形结构。电弧管302的外径“φh”为36毫米，而长度“Lh”为95毫米。灯泡306的外径“φ”为60毫米，而长度“Lb”为90毫米(见图1和2)。

对于灯301的整体尺寸，灯直径“φ”为60毫米，而灯的长度“L”为138毫米。与传统的灯(灯直径“φ”为65毫米，灯的长度“L”为140毫米，照明通量为1520lm)相比，灯301的照明通量改进了200lm，而它有基本上相同的长度“L”。灯301的灯直径“φ”比传统的灯小5毫米。

下面用上面描述的结构描述灯301的性能。

通过施加23瓦输入功率将灯301点亮，使底座的取向朝上。按照对于灯301的测量结果，在灯开始点亮阶段照明通量升高特点与用于普通照明的传统荧光灯的升高特点等价。并且，照明通量为1720lm，照明效率为74.8lm/W，这比目标的照明效率高。进而，已经证实灯的寿命为6000小时或者更长。

2.检查事项

在本实施例中，以下述方式为了实现使灯301比传统的灯更紧凑的目的设定灯301的尺寸。具体地，将灯直径“φ”设定在60到65毫米范围内，这比传统的灯的灯直径“φ”65毫米小。

以相同的方式如在第二实施例中对于照明通量为1500lm水平的21瓦灯那样，将目标设定为对于灯301得到70lm/W或更高的目标照明效率，并且灯寿命为6000小时或者更长。

如在第二实施例中那样，本发明人准备了大量的灯301，每个灯的玻璃管309的管内径“φi”和电弧管302中的电极距离“Le”变化，并且对这些灯进行测量，找出可以满足使得灯更紧凑，改进照明效率并且确保灯的寿命的上述目标的数值。在图9中示出了测量结果。当玻璃管309的管内径“φi”与电极距离“Le”之间的关系在图9中阴影区域表示的范围内时，可以获得可以满足上述目标的灯301。

下面将描述在图9中所示的结果。

a)使灯更紧凑

在图9中的线“31”是表示对于在一定范围内的每种管内径“φi”的最大电极距离的线，在这个范围内灯301的灯直径“φ”基本上与100瓦白炽灯的直径等价，而灯301的灯长度“L”基本上与传统的22瓦灯的长度等价。更具体地说，采用可以放置在灯泡306(外径大约为60毫米，而长度大约为90毫米)中的电弧管302的最大长度得到对于每个管直径“φi”的电极距离“Le”。

b)灯寿命

在图9中的线“32”是表示可以实现灯寿命6000小时或者更长的灯的每种管内径的电极距离“Le”的线。如在第一和第二实施例中那样，在与电弧管302的管壁负载“we”为0.16W/cm²相对应的数值计算出对于电极距离“Le”的数值。

c)照明效率

在图9中的线“33”是表示可以获得照明效率70lm/W的灯的每种管内径的电极距离“Le”的线。已经由试验获得了在这根线上的电极距离“Le”的数值。

<第四实施例>

在本实施例中，将本发明用于7瓦的灯，它是照明通量为500lm水平的40瓦白炽灯的替代品，而在第一实施例中，本发明用于11瓦的灯，它是60瓦白炽灯的替代品，在第二实施例中，本发明用于21瓦的灯，它是100瓦白炽灯的替代品，而在第三实施例中，本发明用于23瓦的灯，它是100瓦白炽灯的替代品。

在本实施例中，已经是40瓦白炽灯的替代品的传统的8瓦灯被称为“传统的灯”。为了区别按照本实施例的灯与按照上面的实施例的灯1，201和301，按照本实施例的灯的部件使用附图标记4--。作为一个示例，按照本实施例的灯的附图标记为401，但是在图中没有示出这些附图标记。

40瓦白炽灯(按照本实施例的灯401的目标是它的替代品)的灯直径“φ”为55毫米，灯的长度“L”为98毫米，而照明通量为485lm。在这里应该注意到，这种40瓦白炽灯与上面描述的60瓦和100瓦白炽灯一起作为市场上的主要产品被广泛使用。已经是40瓦白炽灯的替代品的传统的8瓦灯的灯直径“φ”大约为60毫米，而灯的长度“L2”大约为122毫米。对于这种传统的8瓦灯的性能，它的照明通量为500lm，而照明效率为62.5lm/W。

1.结构

按照本实施例的灯401与按照第一到第三实施例的灯有相同的基本结构，唯一的差别在于下面的一点。作为照明通量为500lm水平的40瓦白炽灯的替代品，对于灯401的输入功率是7瓦，这比对于按照第一到第三实施例的灯的输入功率小。另外，将灯401的电弧管402中的电极距离“Le”设定成比在按照第一到第三实施例的灯中的电极距离短。在这里应该注意到，由于与在第一实施例中所说明的相同的原因，也将玻璃管409的管内径“φi”设定在5.0到9.0毫米的范围内。

在这里，下面将描述在本实施例中采用的具体结构和尺寸。

电弧管402由管内径“φi”为7.4毫米并且管外径“φo”为9.0毫米的玻璃管409制成，并且把电极距离“Le”设定为250毫米。将玻璃管409做成包括大约3.5圈的螺旋形结构。电弧管402的外径“φh”为36毫米，而长度“Lh”为52毫米。灯泡406的外径“φ”为55毫米，而长度“Lb”为46毫米(见图1和2)。

对于灯401的整体尺寸，灯直径“φ”为55毫米，而灯的长度“L”为98毫米。与传统的灯(灯直径“φ”为60毫米，灯的长度“L”为122毫米)相比，灯401要紧凑的多，并且进而与40瓦白炽灯(灯直径“φ”为55毫米，灯的长度“L”为98毫米)一样紧凑。

进而，下面用上面描述的结构描述灯401的性能。

通过施加7瓦输入功率将灯401点亮，使底座的取向朝上。按照对于灯401的测量结果，在灯开始点亮阶段照明通量升高特点与用于普通照明的传统荧光灯的升高特点等价。并且，照明通量为510lm，照明效率为72.9lm/W。进而，已经证实灯的寿命为6000小时或者更长。

2.检查事项

在本实施例中，把灯401的尺寸设定成实现使灯401基本上与40瓦白炽灯那样紧凑的目标。以与按照第一到第三实施例的灯1，201和301相同的方式，将目标设定为对于灯401得到70lm/W的目标照明效率，以及6000小时或者更长的目标灯寿命。

如在第一到第三实施例中那样，本发明人准备了大量的灯401，每个灯的玻璃管409的管内径“φi”和电弧管402中的电极距离“Le”变化，并且对这些灯进行测量，找出可以满足使得灯更紧凑，改进照明效率并且确保灯的寿命的上述目标的数值。在图10中示出了测量结果。当玻璃管409的管内径“φi”与电极距离“Le”之间的关系在图10中阴影区域表示的范围内时，可以获得可以满足上述目标的灯401。

下面将描述在图10中所示的结果。

a)使灯更紧凑

在图10中的线“41”是表示对于在一定范围内的每种管内径“φi”的最大电极距离的线，在这个范围内灯401的尺寸基本上与40瓦白炽灯等价。更具体地说，采用可以放置在灯泡406(外径“φ”大约为55毫米，而长度“Lb”大约为46毫米)中的电弧管402的最大长度得到对于每个管直径“φi”的电极距离“Le”。

b)灯寿命

在图10中的线“42”是表示可以实现灯寿命6000小时或者更长的灯的每种管内径的电极距离“Le”的线。如在第一到第三实施例中那样，在与电弧管402的管壁负载“we”为0.16W/cm²相对应的数值计算出对于电极距离“Le”的数值。

c)照明效率

在图10中的线“43”是表示可以获得照明效率70lm/W的灯的每种管内径的电极距离“Le”的线。已经由试验获得了在这根线上的电极距离“Le”的数值。

<第五实施例>

在本实施例中，将本发明用于由三个U形玻璃管组成的三个U形电弧管和由四个U形玻璃管组成的四个U形电弧管，而在第一到第四实施例中，本发明用于电弧管2，202，302和402，每根管都是由双螺旋形的玻璃管制成。为了区别按照本实施例的灯与按照上面的实施例的灯1，201，301和401，按照本实施例的灯的部件使用附图标记5--。作为一个示例，按照本实施例的灯的附图标记为501。

下面将描述灯501的基本结构，它包括三个U字形电弧管或者四个U字形电弧管。以与每个包括双螺旋形电弧管的灯1，201，301和401相同的方式，以基本上单质的形式将汞包封在电弧管502内。将玻璃管509的管内径“φi”设定在5.0到9.0毫米的范围内。随后，通过一个导热件比如一种硅树脂515将构成三个U字形电弧管的三个U字形玻璃管种至少一个或者构成四个U字形电弧管的四个U字形玻璃管中至少一个的最冷点516与灯泡506的与最冷点516相对应的一部分在热的关系上连接起来。随后，将整体地做成连接起来的U字形玻璃管的一部分的最冷点冷却。通过这样做，从根本上改进在灯点亮初始阶段照明通量升高特征，达到与用于普通照明的荧光灯等价的水平。进而，可以获得与包括双螺旋形电弧管2和202的灯1和201等价的照明效率。

图11A示出了按照第五实施例的灯501的整体结构，将此图部分地切开示出它的内部。灯501包括在作为60瓦白炽灯的替代品的11瓦灯中使用的电弧管502。作为一个示例，电弧管502是一个四个U字形电弧管，它由四个U字形玻璃管组成。图11B为一个平面图，示出了灯501沿着图11A中的X-X线做的剖面。在这里应该注意到，在图11A中的X-X线与灯泡506的最大外径相对应。

按照本实施例的灯501的特征在于：在所包括的电弧管502中将三个或四个U字形的玻璃管509进行桥式连接，在其中形成单一的放电路径。在图11A中，在每个玻璃管509的U字形弯曲部分形成最冷点，通过一个导热件比如硅树脂515将此U字形弯曲部分在热的关系上连接到灯泡506的与U字形弯曲部分相对应的底端部分上。除了这一点以外，灯501的结构与包括双螺旋形电弧管2的灯1类似。

在这里，特别地将玻璃管509的管内径“φi”与电弧管502的电极距离“Le”设定在图6中阴影区域表示的范围内。由于这样做，如在采用双螺旋形电弧管2的情况中那样，可以获得照明效率为70lm/W并且灯的寿命为6000小时的灯。

下面将描述在本实施例中采用的具体结构和尺寸。

电弧管502由四个U字形的玻璃管509制成，每根管的管内径“φi”为7.4毫米，而管外径“φo”为9.0毫米。电极距离“Le”为340毫米。每根U字形的玻璃管509的管宽度“b”为20毫米(见图11B)。

另外，电弧管502的最大外径“φh”为46毫米，而长度“Lh”为60毫米。灯泡506的外径“φ”为60毫米，而长度“Lb”为58毫米。所完成的灯501的灯直径“φ”为60毫米，而灯长度“L”为110毫米，基本上与60瓦白炽灯等价。

在这里应该注意到，电弧管可以由三个U字形的玻璃管509组成，代替四个U字形的玻璃管509。然而，在这种情况下，电弧管的长度“Lh”为73毫米，比包括四个U字形玻璃管509的电弧管502的长度“Lh”60毫米长，因此电弧管的长度“L”不可避免地长到123毫米，比包括四个U字形玻璃管509的电弧管502的长度“L”110毫米长。

通过施加11瓦输入功率将灯501点亮，使底座的取向朝上。按照对于灯501的测量结果，在灯开始点亮阶段照明通量升高特点与用于普通照明的传统荧光灯的升高特点基本上等价。并且，照明通量为780lm，照明效率为70.9lm/W。进而，已经证实灯的寿命为6000小时或者更长。

对于照明通量水平为1500lm的21瓦灯501a，它是100瓦白炽灯的替代品(为了区分这个21瓦灯与作为60瓦白炽灯替代品的21瓦灯501，对这个21瓦灯使用附图标记501a)，也制备了电弧管502a，它的基本结构与在图11A和11B中所示的电弧管502即四个U字形电弧管相同。通过将玻璃管509a的管内径“φi”与电弧管502a的电极距离“Le”设定在图8中阴影区域表示的范围内，可以获得灯501a，它有改进的照明通量升高特点，这种特点与采用双螺旋形电弧管的灯的特点等价，并且有70lm/W或者更高的照明效率。

然而，采用四个U字形电弧管502a的灯501a的整体尺寸不可避免地比采用双螺旋形电弧管202的灯要长。例如，当把玻璃管509a的管内径“φi”设定为7.4毫米，把玻璃管509a的管外径“φo”设定为9.0毫米，把电弧管502a中的电极距离“Le”设定为640毫米，电弧管502a的外径“φh”为46毫米，而长度“Lh”为95毫米，并且灯泡506a的外径“φ”为65毫米，而长度“Lb”为90毫米。

进而，成品灯501a的直径“φ”高达65毫米，而灯长度“L”高达140毫米。在这里，作为用来将灯501a增加了的灯长度“L”缩短到128毫米的一种方法，这包括双螺旋形电弧管102的灯201的灯长度“L”可以使用由五根U字形玻璃管组成的电弧管。

<第六实施例>

虽然在上面的实施例中目标照明效率是70lm/W或者更高，但是本发明人已经考察了用来进一步改进照明效率而不改变灯的尺寸的技术。为了区别按照本实施例的灯与按照第一实施例的灯1，按照本实施例的灯的部件使用附图标记6--。作为一个示例，按照本实施例的灯的附图标记为601。

图12示出了按照第六实施例的11瓦灯的整体结构，它作为60瓦白炽灯的替代品。按照本实施例的灯601与按照第一实施例的灯1有相同的基本结构，唯一的差别在于下面的一点。在本实施例中，形成电弧管602的玻璃管609有椭圆形的横截面，而在第一实施例中玻璃管9有圆形的横截面。

1.灯结构和特征

a)电极距离为340毫米

下面将描述在本实施例中采用的具体结构和尺寸。形成电弧管602的玻璃管609有下述的椭圆形横截面。它的内圆周的短的管内径(椭圆的短轴)“D1”为5.4毫米，而长的管内径(椭圆的长轴)“D2”为7.4毫米。它的外圆周的短的管内径为7.0毫米，而长的管内径为9.0毫米。另外，将电弧管602中的电极距离设定为“340+β毫米”。

“β”的数值取决于玻璃管609围绕轴线“A”缠绕的位置改变。换句话说，“β”的数值取决于玻璃管609的管中心与轴线“A”之间的距离改变。更具体地说，假设有椭圆形横截面的玻璃管609的最外面圆周的位置与有圆形横截面的玻璃管9的最外面圆周的位置相同。在这种情况下，玻璃管609的“β”数值最大(大约30毫米)。在另一方面，假设有椭圆形横截面的玻璃管609的最里面圆周的位置与有圆形横截面的玻璃管9的最里面圆周的位置相同。在这种情况下，玻璃管609的“β”数值最小(基本上为0毫米)。

在这里应该注意到，长的管内径“D2”为7.4毫米，这与在第一和第二实施例中的管内径“φi”相等。另外，电弧管602有螺旋形的结构，如在第一实施例中那样包括五圈。电弧管602的外径“φh”为36毫米，而长度“Lh”为64毫米。灯泡606的外径“φ”为55毫米，长度“Lb”为58毫米，并且可以覆盖上述电弧管602。

灯601的灯直径“φ”为55毫米，灯长度“L”为110毫米，灯直径比60瓦白炽灯的灯直径(灯直径“φ”为60毫米，而灯的长度“L”为110毫米)小一点。

在另一方面，通过透明的硅树脂615将在电弧管602的底端部分上形成的最冷点616与灯泡606在它的内圆周上的底端部分连接起来。在这里应该注意到，在电弧管602的底端部分与灯泡606在它的内圆周上的底端部分之间的距离“d”为2毫米。将电弧管602的底端部分部分地嵌入进硅树脂615中大约2毫米。

下面用上面描述的结构描述灯601的性能。

通过施加11瓦输入功率将灯601点亮，使底座的取向朝上。按照对于灯601的测量结果，在灯开始点亮阶段照明通量升高特点与用于普通照明的传统荧光灯的升高特点等价。并且，当灯的电流为大约70毫安时，照明通量为820lm，照明效率为74.6lm/W，这远比作为目标的照明效率70lm/W高。

这个照明效率表明相对于按照第一实施里的灯1的照明效率改进了大约4％。这样，通过采用有椭圆形横截面的电弧管602，即使电弧管602有与按照第一实施里的电弧管2相同的长度仍然可以改善照明效率。

这可以解释如下。对于有相同的电弧管输入和每单位长度内圆周的表面积的电弧管602和2，有椭圆形横截面的电弧管602的光学路径比有圆形横截面的电弧管2要短。因此，可以使得对于有椭圆形横截面的电弧管602的最大照明通量温度比对于有圆形横截面的电弧管2的最大照明通量温度高。由于这样做，可以抑制当把电弧管602放进灯泡606中时由电弧管602中汞蒸气压力升高所造成的照明效率的降低，并且因此可以进一步改进照明效率。总之，考虑到对照明效率的改进，灯泡类型的灯601采用有椭圆形横截面的电弧管602基本上是有利的。

b)电极距离为365毫米

下面将描述在本实施例中采用的具体结构和尺寸。形成电弧管602的玻璃管609有下述的椭圆形横截面。它的内圆周的短的管内径“D1”为5.4毫米，而长的管内径“D2”为7.4毫米。它的外圆周的短的管内径为7.0毫米，而长的管内径为9.0毫米。另外，将电弧管602中的电极距离设定为大约365毫米。电弧管602有螺旋形的结构，如在第一实施例中那样包括五圈。电弧管602的外径“φh”为36毫米，而长度“Lh”为64毫米。

灯601的灯直径“φ”为55毫米，灯长度“L”为100毫米，灯比60瓦白炽灯(灯直径“φ”为60毫米，而灯的长度“L”为110毫米)更紧凑。

下面用上面描述的结构描述灯601的性能。

通过施加11瓦输入功率将灯601点亮，使底座的取向朝上。按照对于灯601的测量结果，在灯开始点亮阶段照明通量升高特点与用于普通照明的传统荧光灯的升高特点等价。并且，当灯的电流为大约65毫安时，照明通量为810lm，照明效率为74.6lm/W。

在另一方面，按照第一实施例的灯1包括由有圆形横截面的玻璃管9制成的电弧管2，该玻璃管的内径为7.4毫米而外径为9.0毫米，并且将电极距离设定为340毫米。以75毫安的灯电流将按照第一实施例的灯1点亮，使底座的取向朝上。按照测量结果，照明通量为790lm，照明效率为71.9lm/W。

这样，通过采用有椭圆形横截面的玻璃管609，与第一实施例的情况相比，在那里使用有圆形横截面的玻璃管，管内径等于上述椭圆形横截面的长管内径，可以将输入电流减小大约10毫安，照明通量可以增加20lm，照明效率可以提高2.7lm/W。

2.电弧管的制作方法

下面将描述电弧管602的制作方法，它是由有椭圆形横截面的玻璃管609制成的。采用一个玻璃管630(未示出)制作按照本实施例的有椭圆形横截面的电弧管602，该玻璃管是直的玻璃管，并且有圆形的横截面，如在上面的实施例中用于电弧管2的玻璃管9那样。也通过使用加热炉将玻璃管630的中间部分***并且围绕着一个芯轴620螺旋形地缠绕软化的玻璃管630的过程制作电弧管602。

由在本实施例中的有椭圆形横截面的玻璃管609形成电弧管602的制作方法与在第一实施例中的有圆形横截面的玻璃管9形成电弧管2的制作方法的区别在于以下的一点。对于在本实施例中的电弧管602，调节在形成过程中吹进玻璃管631中的气体比如氮气的压力，使此压力降低，其方式是把玻璃管631的横截面做成椭圆形。并且，如图13中所示，芯轴620的凹槽625有椭圆形的弧形横截面。在这里还应该注意到，与凹槽625的横截面匹配的形状是一种椭圆形，它在基本上与芯轴620的轴线方向平行的方向例如以螺旋角度相对于轴线方向倾斜的方向上有长轴。

因此，在制作过程中吹进玻璃管631中的气体对着芯轴620压缩上述软化的玻璃管631，从而可以容易地获得有椭圆形横截面的电弧管602。在这里，成形的玻璃管631的两端仍然保持未进行形状加工的玻璃管的圆形横截面。因此，即使小的管内径“D1”为5.0毫米或者更短，在两端的大的管内径“D2”为5.0毫米或者更大。因此，可以放置电极。

3.检查事项

为了进一步将紧凑的自镇流的荧光灯扩展成为作为白炽灯替代品的节能光源，本发明人考察了进一步改进照明效率的各种方法，不管灯是灯泡类型的灯还是非灯泡类型的灯，也不管被包封在电弧管内的汞是汞齐的形式还是单质的形式。

1)椭圆形

本发明人首先考察了减小玻璃管9的内径的方法，为的是提高最大照明通量温度的目的。在第一实施例中，如果将管内径“φi”设定成比5毫米小，不能将电极7和8设置在玻璃管9中。然而，通过将玻璃管的横截面做成椭圆形，具体地说，该椭圆形的长的管内径“D2”为5.0毫米或者更大，即使短的管内径“D1”为5.0毫米或者更小，可以利用长的管内径“D2”放置电极。

进而，如果玻璃管609的横截面的内圆周为椭圆形，特别是该椭圆形的短的管内径“D1”在基本上与相对于水平方向(与玻璃管的轴线垂直的方向)以螺旋角度“α”倾斜的方向“B”基本上相同的方向(见图14)，与有圆形横截面的玻璃管(这种玻璃管的直径等于椭圆形的长的管内径“D2”)相比，电极距离(电极之间的最短距离)可以更长。

在这里，下面将参考着图14描述为什么当玻璃管609的横截面为椭圆形时可以使电极距离更长。图14示出了沿着包括它的一个预先确定的位置和离开该预先确定的位置半圈的一个位置的平面切开的玻璃管609。

在玻璃管609的横截面中，短的管内径“D1”在方向“B”的椭圆形由实线表示，而管内径等于椭圆形的长的管内径“D2”的圆由细线(与在第一实施例中的电弧管2相对应)表示。在这里应该注意到，图表示的是玻璃管9和609的横截面共享相同的中心的情况。

在电弧管2和602中每一个中的电极距离典型地是连接设在其中的一对电极的最短距离。因此，在玻璃管609有椭圆形横截面的情况下，最短的螺旋路径与位于最靠近轴线“A”的玻璃管609的内圆周即直径为“L1”的圆周相对应。在玻璃管9有圆形横截面的情况下，最短的螺旋路径与位于最靠近轴线“A”的玻璃管9的内圆周即直径为“L2”的圆周相对应。

由图14可以很清楚地看到，当把有圆形横截面的电弧管与有椭圆形横截面的电弧管作比较时，在此它的长直径与圆形横截面的直径相等，有椭圆形横截面的电弧管602的电极距离比有圆形横截面的电弧管2长。进而，因为通过围绕着轴线“A”将玻璃管9和609缠绕多圈形成电弧管2和602，所以对于电弧管2和602的总长度来说，电弧管2和602之间的电极距离的差别可能是明显的。因此，可以进一步地改进照明效率。

进而，对于有椭圆形横截面的电弧管609来说，外圆周比如果玻璃管9有圆形的横截面时的外圆周更靠近轴线“A”。因此，可以将电弧管602的外圆周做成比电弧管2的外圆周小。

如上所述，通过使得椭圆形的玻璃管609的横截面的短管内径“D1”在方向“B”，与电弧管由圆形横截面的玻璃管2制成的情况相比，其中其直径等于椭圆形的长管内径，可以缩短由汞原子发出的紫外光运行的路径。进而，也可以延长电极距离。因此，可以进一步地改进照明效率。

随后，本发明人制备了大量灯，它们包括由有椭圆形横截面的玻璃管609制成的电弧管602，每根电弧管的椭圆形的短管内径“D1”与长管内径“D2”的比不同，并且测量每个所制备的灯的照明效率。在图15中以比值“D1/D2”与照明效率的改进比值之间的关系示出了测量结果。按照这些试验结果，照明效率的改进比值随着比值D1/D2的减小而增加。

在这里，对于用于上述试验的玻璃管609，将电极距离均匀地设定为400毫米，也将长的管内径“D2”均匀地设定为8.0毫米。将短的管内径“D1”变化地设定为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毫安的灯电流将每个灯点亮，使底座的取向朝上。

特别是，当玻璃管609有椭圆形横截面、短的管内径“D1”在“B”的方向、并且“D1/D2”的比值为0.85或者更低时，与当玻璃管由圆形的横截面、管内径等于长的管内径“D2”时相比，照明效率改善了2％或者更多。在这里应该注意到，照明效率的2％的改善可以使得消费者注意到改善了的照明通量，并且因此可以增加产品的价值。

2)电弧管的尺寸和电极距离

下面将描述有上面描述的椭圆形横截面的电弧管602的具体结构和尺寸。

首先，形成电弧管602的玻璃管609的内圆周最好在5毫米到9毫米的范围内，这是由于与在第一实施例中将玻璃管9的管内径“φi”设定在5毫米到9毫米的范围内相同的原因。并且，短的管内径“D1”最好不小于3毫米，但是比长的管内径“D2”短。将短的管内径“D1”设定为不小于3毫米的数值，使得可以容易地放置电极。将短的管内径“D1”设定成比长的管内径“D2”短是为了使内圆周基本上为椭圆形横截面的目的。在这里应该注意到，每个电极为平的形状，如在图2中所示出的那样。对于这些电极要求在平面上有大约5毫米×3毫米的空间。

下面将描述确定电弧管的尺寸和电极距离的方法。首先确定用来形成螺旋形电弧管602的直玻璃管630的内径。随后可以在对于第一实施例中描述的有圆形横截面的电弧管2由图6中的阴影部分表示的范围内确定电弧管602的电极距离“Le”。更具体地说，可以采用通过假设短的管内径“D1”等于在图中所示的电弧管2的管内径“φi”计算出电极距离“Le”。

图6仅只示出了当管内径“φi”为5毫米或者更小时电极距离“Le”的数值。当管内径“φi”不小于3毫米但是小于5毫米或者更小时电极距离“Le”的最大数值在点(3.0，1160)和(5.0，690)画出的线上，或者在此线的下面，将当管内径“φi”和电极距离“Le”表示成长方形坐标(φi，Le)。电极距离“Le”的最小距离在由线“2”延长画出的线上或者在该线的上方，直到当管内径“φi”为3.0毫米时为止。具体地说，将(φi，Le)的数值设定为由点(3.0，445)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(3.0，1160)围绕的区域中。

4.玻璃管的端部

在上面的实施例中，将玻璃管的两端做成使得在基本上与螺旋形电弧管的轴线“A”平行的方向(与固定装置的主表面垂直的方向)上笔直地伸展，其中，电弧管在设置了外壳的一侧的端部。然而，玻璃管的端部可以替代地是倾斜的，使得它的比较靠近固定装置的那些部分更靠近轴线“A”。通过以这样的方式使玻璃管的端部朝向轴线“A”倾斜，可以使电弧管在轴线方向上的长度比按照上面的实施例的电弧管2的长度短。

5.其它

按照第六实施例的灯601是本发明用于由有椭圆形横截面的玻璃管形成的电弧管的一个示例，此示例是用于作为60瓦白炽灯替代品的11瓦灯。然而，本发明可以用于在其它输入功率的灯中使用的电弧管。

a)21瓦灯(将“a”加到附图标记上)

在这种情况下，也以与上面描述的相同的方式参考着图8设定电弧管602a的尺寸。更具体地说，首先设定用来形成电弧管602a的玻璃管609a的短的管内径“D1”，从而可以利用短的管内径“D1”的数值确定电极距离“Le”。图8没有示出当管内径“φi”为5毫米及更小时电极距离“Le”的数值。当管内径“φi”不小于3毫米但是小于5毫米时电极距离“Le”的最大数值在由线“21”延长画出的线上或者在该线的下面，直到当管内径“φi”为3.0毫米时为止。电极距离“Le”的最小数值在由线“22”延长画出的线上或者在该线的上方，直到当管内径“φi”为3.0毫米时为止。更具体地说，将(φi，Le)的数值设定为由点(3.0，840)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(3.0，1085)围绕的区域中。

b)作为100瓦白炽灯的替代品的高照明通量类型的23瓦灯(将“b”加到附图标记上)

在这种情况下，也以与上面描述的相同的方式参考着图9设定电弧管602b的尺寸。更具体地说，首先设定用来形成电弧管602b的玻璃管609b的短的管内径“D1”，从而可以利用短的管内径“D1”的数值确定电极距离“Le”。

图9没有示出当管内径“φi”为5毫米及以下时电极距离“Le”的数值。当管内径“φi”不小于3毫米但是小于5毫米时电极距离“Le”的最大数值在由线“31”延长画出的线上或者在该线的下面，直到当管内径“φi”为3.0毫米时为止。电极距离“Le”的最小数值在由线“32”延长画出的线上或者在该线的上方，直到当管内径“φi”为3.0毫米时为止。更具体地说，将(φi，Le)的数值设定为由点(3.0，975)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(3.0，1165)围绕的区域中。

c)作为40瓦白炽灯的替代品的7瓦灯(将“c”加到附图标记上)

在这种情况下，也以与上面描述的相同的方式参考着图10设定电弧管602c的尺寸。更具体地说，首先设定用来形成电弧管602c的玻璃管609c的短的管内径“D1”，从而可以利用短的管内径“D1”的数值确定电极距离“Le”。

图10没有示出当管内径“φi”为5毫米及以下时电极距离“Le”的数值。当管内径“φi”不小于3毫米但是小于5毫米时电极距离“Le”的最大数值在由线“41”延长画出的线上或者在该线的下面，直到当管内径“φi”为3.0毫米时为止。电极距离“Le”的最小数值在由线“42”延长画出的线上或者在该线的上方，直到当管内径“φi”为3.0毫米时为止。更具体地说，将(φi，Le)的数值设定为由点(3.0，330)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(3.0，725)围绕的区域中。

<改进>

虽然在上面的实施例的基础上描述了本发明，但是不应该将本发明限制为在上面的实施例中示出的具体示例。例如，下面的改进是可能的。

1.电弧管的外观

虽然第一到第六实施例描述了电弧管有螺旋形结构的情况，在这种情况下将玻璃管螺旋地缠绕，并且玻璃管的外周边当在轴线方向上看时为圆形，但是，可以以下述方式缠绕玻璃管：在轴线方向上看的电弧管的外周边为椭圆形。在这种情况下，需要使用分开的模塑夹具或类似装置。进而，虽然上面的实施例描述了螺旋的电弧管的轴线与底座的中心轴线在相同的方向(竖直方向)的情况，但是，螺旋的电弧管的轴线也可以在与底座的轴线垂直的方向。

2.电弧管的管形状

第六实施例描述了玻璃管的横截面的内圆周表面不是圆形的情况，特别是，它是椭圆形，在基本上与玻璃管围绕着它缠绕的那根轴线垂直的方向上有第一直径，而此第一直径比在基本上与轴线平行的方向上的第二直径小。然而，玻璃管的横截面的内圆周表面可以为任何其它形状，只要第一直径比第二直径小并且第一直径与第二直径的比值为0.85或者更小即可。

例如，玻璃管909的横截面可以为在图16A中示出的椭圆形，其中电弧管902的横截面的内侧面和外侧面有不同的形状。更具体地说，电弧管902在轴线关于长直径“D2”的那一侧(下面将这一侧称为“电弧管的内侧”，即在图16中的右侧)的内圆周部分有这样的椭圆形：它的短直径为半径“D11”的两倍。并且，电弧管902在相对的那一侧(下面将这一侧称为“电弧管的外侧”，即在图16中的左侧)的内圆周部分有这样的椭圆形：它的短直径为半径“D12”的两倍。进而，电弧管902在外侧的内圆周部分可以有这样的圆形：其直径等于长直径“D2”。

在这样的情况下，短直径“D1”(D1＝D11+D12)也比长直径“D2”小，这样，与玻璃管909的横截面为圆形(其内径等于长直径“D2”)的情况相比，可以缩短由汞原子发出的紫外光运行达到管壁的光学路径，并且提高电弧管902内的最佳汞蒸气压力。

特别是当半径“D11”比半径“D12”小时，与玻璃管909的横截面为椭圆形，其短直径为半径“D12”的两倍，的情况相比，电弧管902在内侧的内圆周部分离开电弧管902的轴线更远，从而使得电极距离可以更长。

在这样的情况下，通过使凹槽925的横截面与在图17A中所示的椭圆形的弧形的一部分匹配，也可以容易地将玻璃管931的横截面做成上面描述的形状。

同样，对于如在图16B中所示的玻璃管909的横截面，电弧管902在轴线关于长直径“D2”的内侧的内圆周部分可以以三角形朝向电弧管902的内侧伸出。电弧管902在轴线关于长直径“D2”的外侧的内圆周部分可以为圆形，其直径等于长直径“D2”。

在这样的情况下，通过使凹槽925的横截面以如在图17B中所示的三角形的形状伸出，也可以容易地将玻璃管931的横截面的一部分做成上面描述的伸出的三角形的形状。

在这里应该注意到，图16A和16B示出了在玻璃管909的横截面中。电弧管902在外侧的内圆周部分为椭圆形。希望本发明的基本上是椭圆形包括这样的椭圆形。

在另一方面，下面将描述包括由一种V字形横截面的玻璃管909形成的电弧管902的灯的具体结构，尺寸和性能。用来形成电弧管902的玻璃管909的横截面为一种V字形，其短管直径“D1”(在图中示出的较短那一侧的长度)为4.0毫米，而其长管直径“D2”(在图中示出的较长那一侧的长度)为7.4毫米。将电极距离设定为380毫米。将电弧管902做成有五圈的螺旋形结构，其外径“φh”为36毫米，而长度“Lh”为60毫米，如在第六实施例中那样。

此灯的灯直径“φ”为55毫米，灯长度“L”为100毫米，比60瓦白炽灯(灯直径“φ”为60毫米，而灯的长度“L”为110毫米)更紧凑。

下面将描述有上面描述的结构的灯的性能。

施加11瓦输入功率将灯点亮，使底座的取向朝上。按照对于该灯的测量结果，在灯开始点亮阶段照明通量升高特点与用于普通照明的传统荧光灯的升高特点等价。并且，当灯的电流为大约71毫安时，照明通量为830lm，照明效率高达75.5lm/W。

此照明效率显示出比在第六实施例中的项目1.b)中描述的玻璃管有椭圆形横截面的灯改进了2.6％。在这里应该注意到，这种灯的灯寿命为6000小时或者更长，如按照上面实施例的灯那样。在这样的情况下，通过将凹槽925的横截面做成如在图17C中所示的V字形，也可以容易地将玻璃管931的横截面做成一种V字形。

对于在第六实施例和在图16A到16C中示出的每种电弧管609和909，横截面的第一直径“D1”的方向与相对于水平方向(轴线方向)以螺旋角度倾斜的方向相对应。本发明假设这种情况被包括在基本上与轴线垂直的方向。并且，虽然上面的实施例和改进描述了每种电弧管902和909的内圆周的形状和外圆周的形状基本上相同的情况，但是，它们可以不必然相同。例如，内圆周可以为椭圆形，而外圆周可以为圆形。

3.被包住的汞的形式

在上面的实施例中，被包封在电弧管内的汞基本上不是汞齐的形式，而是单质的形式。在这种情况下，在电极或者类似物附近可以设置一个按照传统技术的小尺寸的辅助汞齐，例如镀有铟(In)的不锈钢筛网板。小尺寸的辅助汞齐仅只吸收被包住的汞的一小部分，留下所要求数量的汞以单质形式存在于电弧管内，因此不会使照明效率升高特点变坏。

还有，虽然在上面的实施例中汞以单质的形式包封在电弧管内，但是可以添加小数量的汞齐，其数量范围不会使照明效率升高特点在很大程度上变坏。在这里应该注意到，在这里使用的汞齐主要由In和/或Pb构成，更具体地说，是BiIn，BiPbSn，InPb，BiIn，InPbSn或者类似物。

进而，虽然在上面的实施例中汞以单质的形式包封在电弧管内，但是如果汞齐的汞蒸气压力特性与以单质形式的汞基本上相同，也可以以汞齐的形式包住汞。这样的有基本上等价的汞蒸气压力特性的汞齐是一种不主要包含In和/或Pb的汞齐，具体地说是ZnHg，FeHg，BiHg，BiSnHg，SnHg以及类似物。可以使用这些汞齐中的一种或者组合物。在这种情况下，也可以在一定范围内使用小数量的其它汞齐，比如BiIN，BiPbSn，InPb，BiIn和InPbSn，与汞以单质形式被包住的情况相比，这些小数量的汞齐不会使照明效率升高特点在很大程度上变坏。

4.导热件

虽然上面的实施例描述了通过一种硅树脂将电弧管的底端部分与灯泡在它的内壁上的底端部分彼此连接起来的情况，但是也可以采用其它的方法，只要可以将发光过程中电弧管中的热量传到灯泡的侧面即可，即，只要在发光的过程中将电弧管的底端部分与灯泡在它的内壁上的底端部分在热关系上连接起来即可。

例如，电弧管的底端部分与硅树脂可以不彼此连接起来，而是简单地彼此接触。同样，当灯关断时硅树脂与电弧管可以不彼此接触，而在灯被点亮之后硅树脂可以膨胀，与电弧管接触。在这里应该注意到，当硅树脂与电弧管，或者硅树脂与灯泡不彼此接触时，在电弧管中温度降低的程度比当硅树脂与电弧管或者硅树脂与灯泡彼此接触时要低。因为在灯被点亮之后硅树脂与电弧管或者硅树脂与灯泡彼此接触，至少可以获得降低电弧管温度的一定程度的效果。

并且，为了有效地将电弧管中的热量传到灯泡，要增加传导到导热件的热量的数量。作为这样做的一种方法，可以设置一个表面***的单元，用来增加电弧管与导热件接触的面积。

具体地说，可以通过把电弧管的底端部分的一部分做成朝向灯泡侧伸出将表面***的单元做成一个伸出部分18，如在图18中所示的那样，或者可以通过增加在电弧管的底端部分的一部分的直径将表面***的单元做成一个直径较大的部分19，如在图19中所示的那样。在这里应该注意到，在图18和19示出的情况下，被做成伸出的部分18和直径较大的部分19的表面***单元用于按照第一实施例的灯1。

通过提供这样一个表面***单元，电弧管中最冷点温度“T”会降低1到2℃，从而进一步改进照明效率。

可以通过加热玻璃管的相应部分从而使这部分***并且将压力可以控制的一种气体注入到玻璃管中容易地形成该表面***单元。

工业上的应用

可以利用本发明的紧凑的自镇流的荧光灯改善照明效率，并且本发明的电弧管的制作方法可以用来有效地制作弯曲的电弧管。

Claims (18)

1.一种紧凑的自镇流的荧光灯，它包括由螺旋形的弯曲玻璃管制成的电弧管，其中，玻璃管在它的内圆周的横截面为非圆形的形状。

2.按照权利要求1所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，围绕着轴线螺旋形地缠绕玻璃管；并且

在内圆周的横截面的第一直径比在内圆周的横截面的第二直径小，第一直径在基本上与轴线垂直的方向上，第二直径在基本上与轴线平行的方向上。

3.按照权利要求2所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，玻璃管的横截面为基本上椭圆形。

4.按照权利要求2所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，玻璃管的横截面为V字形。

5.按照权利要求2所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，当第一直径为“D1(毫米)”而第二直径为“D2(毫米)”时，“D2”的数值在5到9毫米的范围内，而“D1”的数值不小于3毫米，同时小于“D2”的数值。

6.按照权利要求5所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极；并且

当把第一直径“D1(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(D1，Le)时，长方形坐标(D1，Le)的数值在由点(3.0，445)，(7.4，275)，(9.0，290)，(9.0，360)和(3.0，855)所围绕的区域内。

7.按照权利要求5所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极；并且

当把第一直径“D1(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(D1，Le)时，长方形坐标(D1，Le)的数值在由点(3.0，840)，(7.4，530)，(9.0，560)，(9.0，620)和(3.0，1085)所围绕的区域内。

8.按照权利要求5所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极；并且

当把第一直径“D1(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(D1，Le)时，长方形坐标(D1，Le)的数值在由点(3.0，975)，(7.4，570)，(9.0，600)，(9.0，670)和(3.0，1165)所围绕的区域内。

9.按照权利要求5所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，电弧管包括设置在玻璃管的两端的电极；并且

当把第一直径“D1(毫米)”和电极之间的距离“Le(毫米)”表示成长方形坐标(D1，Le)时，长方形坐标(D1，Le)的数值在由点(3.0，330)，(7.4，200)，(9.0，230)，(9.0，320)和(3.0，725)所围绕的区域内。

10.按照权利要求1所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，玻璃管有一种双螺旋结构，此结构包括回转部分，第一螺旋部分和第二螺旋部分，回转部分基本上定位在玻璃管的两端之间的中间，第一螺旋部分由玻璃管的一端开始，并且围绕着轴线朝向回转部分缠绕，第二螺旋部分由回转部分开始，并且围绕着轴线朝向玻璃管的另一端缠绕。

11.按照权利要求1所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，汞以基本上为单质的形式而不是以汞齐的形式包封在电弧管内。

12.按照权利要求10所述的紧凑的自镇流的荧光灯其特征在于，其还包括覆盖电弧管的灯泡，

其中，通过导热件将玻璃管在它的回转部分附近连接到灯泡上。

13.按照权利要求1所述的紧凑的自镇流的荧光灯，其特征在于，玻璃管在它的将电极密封起来的部分有圆形的横截面。

14.通过围绕芯轴沿着在该芯轴的外表面上形成的螺旋形凹槽缠绕软化的玻璃管制作螺旋形电弧管的一种方法，

其特征在于，凹槽的横截面为非弧形的形状。

15.按照权利要求14所述的电弧管的制作方法，其特征在于，凹槽的横截面的形状基本上与椭圆形的一部分匹配，该椭圆形的长直径在与玻璃管围绕着它缠绕的那根轴线基本平行的方向上。

16.按照权利要求14所述的电弧管的制作方法，其特征在于，凹槽的横截面为V字形。

17.按照权利要求14所述的电弧管的制作方法，其特征在于，凹槽有双螺旋结构，该结构有由芯轴的顶部朝向芯轴的底部伸展的螺旋形部分；并且

通过在玻璃管的基本上中间部分与芯轴的顶部对准的状态下围绕着芯轴缠绕玻璃管制作出双螺旋形的电孤管。

18.按照权利要求14所述的电弧管的制作方法，其特征在于，当围绕着芯轴缠绕玻璃管时，将一种压缩流体注入到玻璃管中。

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