用于紧凑型荧光灯的放电管和紧凑型荧光灯

摘要

提供一种用于紧凑型荧光灯的放电管配置(10，30)，其具有中心轴线(18)和纵向端部，并由至少一个由玻璃制成的放电管形成，封闭了其中充填有放电气体的放电容积，且所述管的内表面部分上布置有荧光性磷涂层。所述管形成连续的电弧路径并在所述电弧路径的每一端设置有电极。所述放电管配置包括位于所述管配置的纵向端部中的第一冷腔(13，33)以便控制和维持所需的汞蒸汽压力。所述放电管配置还设置有至少一个第二冷腔(14，34)，其定位在所述放电管配置的纵向端部之间。所述至少一个第二冷腔定位在所述管的壁上，并具有实质上远离所述放电管配置的中心轴线伸出的冷腔壁。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有改进的亮度的低压放电灯。该放电灯包括封闭放电容积的放电管。该放电管具有密封端，并设置有用于在放电容积内产生和维持放电的装置。该灯进一步设置有冷腔部分以便控制和维持汞分压。

背景技术

低压放电灯在所属领域内众所周知。这些灯包含少量的汞，在放电弧的影响下汞辐射出短波段(short range)紫外光谱。为实现最大的发光输出或亮度，要求将汞蒸汽调节并稳定在限定好的分压。这可通过如下实现：在放电管上形成所谓的冷腔，并通过在冷腔中选择合适的温度，冷腔是气体放电管的最冷点。

德国专利第DE 35 44 465号公开一种U形紧凑型荧光灯和一种生产该紧凑荧光灯的方法，所述紧凑型荧光灯具有两个直管构件和一个连接中间部分。通过将直管构件纵向延伸超过连接中间部分来限定冷腔。将纵向延伸选择在0.16*D至0.6*D范围内，其中D代表直管构件的直径。在此构造中，将冷腔定位在该管的与电极相对的一端。在灯的竖直工作中，当在竖立或基座在下位置的位置使用灯时，冷腔将是灯的最上段，或者当在朝下或基座在上位置(例如，天花板照明)使用灯时，冷腔将是灯的最下段。此冷腔构造不能提供在竖立或朝下位置使用灯时相同的效果。在竖立位置，冷腔的温度将显著地高于在朝下位置，从而导致较低的发光输出。

德国专利第DE 41 33 077号公开一种螺旋形放电灯，其具有双螺旋放电管。在这种已知的放电灯中，将冷腔定位在灯的顶部，处于构成双螺旋股的管部分的两端。放电管的环形加宽部分形成冷腔。然而，灯在冷腔区域的光分布仍然需要改进，因为包络表面的相对较大部分没有用作照明表面，尤其在沿灯的轴线朝远离灯外壳端的方向上。这是为了适合拧入天花板上的插座并使冷腔朝下而特别构造的。如果灯在基座在下的位置上工作，也不能提供相同的发光输出。灯的发光效率可能小10％或更多。

因此，需要一种呈现出增大的亮度的放电管或灯，例如，当灯在不同的位置上工作时，不会察觉到灯的发光输出的差别。更具体而言，需要提供一种放电管或灯，其在基座在下位置而不是基座在上位置工作时不会呈现出可察觉到的发光效率降低。进一步需要一种灯，其即使在水平位置而不是基座在上的竖直位置工作时，也不会呈现出可觉察的发光效率降低。因此，需要一种放电管或灯构造，其具有用于实现灯的优化性能的高效冷腔。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，提供一种用于紧凑型荧光灯的放电管配置(discharge tube arrangement)。该放电管配置具有中心轴线和纵向端部，并由至少一个由玻璃制成的放电管形成，其封闭其中充填有放电气体的放电容积，且管的内表面部分布置有荧光性磷涂层。管形成连续的电弧路径并在电弧路径的每一端都布置有电极。放电管配置包括第一冷腔以便控制和维持所需的汞蒸汽压力，第一冷腔位于管配置的一纵向端部中。放电管配置进一步设置有至少一个第二冷腔，其定位在放电管配置的纵向端部之间。该至少一个第二冷腔定位在管的壁上，并具有实质上远离放电管配置的中心轴线伸出的冷腔壁。

在本发明的另一个示例性实施例中，提供一种限定中心轴线并包括放电管配置的紧凑型荧光灯。该放电管配置具有纵向端部，并由至少一个由玻璃制成的放电管形成，其封闭其中充填有放电气体的放电容积，且管的内表面部分设置有荧光性磷涂层。管形成连续的电弧路径并在电弧路径的每一端都设置有电极。放电管配置包括第一冷腔以便控制和维持汞蒸汽分压。第一冷腔位于管配置的一个纵向端部中。灯的放电管配置进一步设置有至少一个第二冷腔，其定位在放电管配置的纵向端部之间。该至少一个第二冷腔定位在管壁上，并具有实质上远离灯的中心轴线伸出的冷腔壁。

放电管配置可具有带螺旋管部分的盘绕构造或带直管构件的多指形构造。

带有第二冷腔部分的放电管和灯在灯的基座在下或水平位置具有改进的发光输出。通过使用第二冷腔，功率相对较高的紧凑型荧光灯的光输出能够增大10％以上。可使用已知的制造步骤在放电管的管部分上轻易地形成第二或更多冷腔。

附图说明

现在，参考所附图式来描述本发明，其中：

图1是内管壁上形成有冷腔的现有技术低压螺旋放电灯的立体图；

图2是图1中所示的现有技术低压放电灯的俯视图；

图3是图2中所示的灯的沿平面A-A的截面侧视图；

图4是外管壁上形成有第二冷腔的低压螺旋放电灯的立体图；

图5是图4中所示的低压放电灯的俯视图；

图6是图4中所示的具有第二冷腔的低压放电灯的侧视图；

图7是图4中所示的具有第二冷腔的低压放电灯的侧视图；

图8是具有形成于外管壁上的第二冷腔的多指型低压放电灯的立体图；

图9是图8中所示的具有第二冷腔的低压放电灯的侧视图；

图10是图8中所示的具有第二冷腔的低压放电灯的侧视图；

图11是图8中所示的低压放电灯的俯视图；

图12是包括螺旋放电管的示例性灯的侧视图；及

图13是包括多指型放电管的示例性灯的侧视图。

具体实施方式

首先参见图1-3，其中显示现有技术的紧凑型荧光灯(CFL)1。灯1具有带密封端的放电管配置2。放电管封闭其中充填有放电气体的放电容积，且管的内表面上设置有荧光性磷涂层。管形成连接的电弧路径，且电弧路径的每一端都设置有电极。在该现有技术实例中，灯1具有两个螺旋形放电管部分21和22，其由弯折部分互连，该弯折部分包括处于两个管部分21和22之间的该弯折部分的中间部分的第一冷腔3。为增大灯1在基座在下位置时灯的发光输出，将第二冷腔4应用到螺旋放电管的内侧。由于在第二冷腔附近产生的热量，该构造没有带来期望的效果，其结果是灯的最冷点移动到远离此第二冷腔。Commercial Electric(中国)公司已将具有该放电管构造的灯(T3螺旋CFL)上市。图1显示此现有技术构造的立体图，而图2是俯视图，且图3是图2的沿平面A-A的截面侧视图。

在本发明的第一个实施例中，如图4至图7所示，放电管配置10具有螺旋形，包括具有实质上直的端部段15、16的单个管和端部段之间的包括两个螺旋管构件11、12的中间部分。端部段15、16处于管配置的一端且彼此邻近，中间部分具有沿放电管配置10的中心轴线18缠绕的盘绕构造。在所示实施例中，螺旋管的各盘绕构件具有实质上相同的直径。管具有实质上圆形的截面，其具有实质上恒定的截面尺寸。管的端部段15、16由气密性密封封闭，并包括电极组件以便在管内产生放电电弧。管充填有放电气体(例如氩气)，以维持放电。将汞添加到放电气体中，以便当管内存在放电时产生紫外辐射。放电管的内壁覆盖有将紫外辐射转换为可见光的发光层，通常为不同磷组分的混合物。

通常将负责CFL产生光的汞以颗粒状汞齐合金(汞齐合金型CFL)或液体(液体汞型CFL)的形式加到放电管内。颗粒是一种汞齐合金，其可为汞锌合金，但其由于在灯中产生的热量而熔化和蒸发，所以在灯工作期间作为液体汞。汞齐合金型CFL对灯的工作位置不敏感，然而它们的预热时间较长。液体汞型CFL的优点在于相对较短的预热时间(＜60秒钟)。然而，对于光输出而言是关键因素的汞蒸汽压力仅在窄的环境温度范围内具有最佳值。汞蒸汽压力由放电管的最冷点(冷点)的温度控制。因此，这种类型的CFL不能在高环境温度下或相对较高的功率下使用。

图4中所示的放电管配置包括第一冷腔13或冷点，其是一种典型的方案并在CFL中广泛使用，以便在放电管内调节并维持汞蒸汽压力。然而，如前所述，此第一冷腔仅在灯处于基座在上的位置时才具有期望的工作效果。这方面的一个实例是天花板中玻泡(envelope)向下延伸超出天花板的灯。处于基座在上位置且冷点处于与包括电极的纵向端部相对的远端部分的紧凑型荧光灯的效率基于如下事实：由于环境空气的冷却效果，灯的最冷点通常是最低点。由于暖空气向上流动，灯(镇流器和电极)产生的热量实质上不会到达冷点。

然而，当灯在基座在下的位置工作时，即当基座低于玻泡以致玻泡从基座向上延伸时(例如台灯的例子)，灯的光输出将比当灯工作在最佳的基座在上位置时至少低10％或高达20％。灯的光输出的减小是由于第一冷点部分缺少冷却，在基座在下位置时第一冷点部分不被冷却，而是被电极和镇流器加热。

为了避免使放电管或灯在基座在上位置以外的位置下工作时的负面效果，建议在管的外壁上相对于中心轴线至少有一个第二冷腔14，且冷腔壁实质上远离放电管配置10的中心轴线18伸出。因此，在第一个实施例中，如图4至图7所示，在管配置的螺旋部分放电管的外壁上，且更具体而言，在放电管配置的与放电管配置的直段15、16相邻的盘管构件上，设置第二冷腔14。在该位置，环境空气的冷却效果即使在基座在下位置时也足以向第二冷腔14提供有效的冷却，这在图4和图6中可最佳看到。重要的是，所选的第二冷腔的位置足够远离包括电极的管端部，该包括电极的管端部在灯工作期间产生大量的热量。对所属领域的技术人员显见的是，可将第二冷腔14设置在放电管配置的任何盘管构件上。因此，可将第二冷腔定位在距放电管配置的纵向端部具有相同的距离，或者距放电管配置的纵向端部具有不同的距离，而具有实质上相同的效果。

当CFL在水平位置工作时，例如，基座和灯架位于灯的左侧或右侧，第二冷腔14将相对于灯的中心轴线18具有任意的位置。在理想情况下，将第二冷腔14定位在灯的中心轴线18以下的最低点，如图7中所示。然而，如果灯架中的灯的定向使第二冷腔14处于灯的中心轴线18上方的上部位置，则第二冷腔14将不具有相同的效果，因为环境空气的冷却效果将减小，且放电电弧的加热效果将增大。为了解决此问题，可将至少另一第二个冷腔应用到放电管配置的外壁上。当在放电管配置的螺旋部分上设置不止一个第二冷腔时，可能有利的是，将第二冷腔沿放电管配置的周向实质上等距地分布。将第二冷腔沿周向实质上等距地分布意味着当从顶部看去时(图5中的俯视图)，相邻的第二冷腔之间的中心角实质上相等。各第二冷腔的竖直位置无关紧要，因此可将第二冷腔定位在放电管配置的同一盘管构件上，或者也可将其定位在放电管配置的不同盘管构件上。明显的是，随着第二冷腔的数量增加，将冷腔中的一个最佳地定位在灯的最低点的可能性也将增大。

第二冷腔14可在所取的与放电管配置的螺旋部分的盘管构件相切的平面上具有圆形截面，或者其可为椭圆形。换言之，至少一个第二冷腔可具有平行于放电管的中心轴线的长度尺寸，及沿长度尺寸横向定向的宽度尺寸，其中第二冷腔的长度尺寸可等于或大于第二冷腔的宽度尺寸。

为增大环境空气的冷却效果，可将第二冷腔的壁厚选择为小于放电管的壁厚。

不可任意地选择第二冷腔的总表面，且尤其是第二冷腔的容积。在形成放电灯的第二冷腔时，必须注意避免第二冷腔尺寸过大，第二冷腔尺寸过大意味着第二冷腔壁的某些部分过于远离放电电弧，且由此导致平均温度低于最佳值约45℃的冷点。

另外，通常期望使放电电弧尽可能靠近放电管的壁，亦即，存在使放电管的直径尽可能小的趋势。在薄放电管内，将管沿环向相对小地加宽将足以提供有效的第二冷腔，但第二冷腔的有用的发光表面将仍然相对很小。这是因为，当放电管沿环向加宽或扩大时，容积与尺寸的立方成比例地增大，而表面仅与平方成比例增大。

如果仅沿一个维度加宽或扩大放电管，如图示中所示，则容积的增大近似与加宽量的平方成比例，这同样适用于表面的增大。因此，第二冷腔部分的表面作为有用的发光表面将随着所形成的冷腔的容积线性成比例地增大。

通常，放电管2在管部分11、12处的直径介于6-15mm，壁厚介于0.8-1.2mm。如上文中所以描述的那样，第二冷腔上的冷点的温度也可能受冷腔的壁厚影响。因此，预见到壁厚至少在第二冷腔的某些区域减小。减小后的壁厚可能低至0.4mm。在例如通过将玻璃吹制或铸造到具有合适形状的模具内而形成冷腔时，实现减小后的壁厚。

在第二个实施例中，如图8至图11中所示，放电管配置30由具有实质上平行于荧光灯的中心轴线38的纵向轴线的直管构件31、32及彼此串联连接以形成连续电弧路径的相邻管构件构成。管构件31、32具有实质上圆形的截面，圆形的截面具有实质上恒定的截面尺寸。管的端部段由气密性密封封闭并包括电极组件，以在管内产生放电电弧。管内充填有放电气体以维持放电。将汞添加到放电气体中，以便当管内存在放电时产生紫外辐射。放电管的内壁覆盖有将紫外辐射转换为可见光的发光层，通常为不同磷组分的混合物。将本构造的第一冷腔或多个冷腔33形成为直管段31、32的超出将相邻的直管段互连的所谓桥段的延伸。同样，此灯在基座在上的位置中工作时具有最大的光输出，其中第一冷腔位于灯的最低点。

然而，在基座在下的位置中，灯的光输出将比最佳值至少低10％或高达20％。灯的光输出的减小是由于第一冷点部分缺少冷却，在基座在下位置时第一冷点部分不被冷却，而是如果灯是整体型时将被电极和放电电弧以及镇流器加热。

为了避免使放电管或灯在基座在上位置以外的位置下工作时的负面效果，建议在管的外壁上相对于中心轴线38至少有一个第二冷腔34，且冷腔壁实质上远离放电管配置30的中心轴线38伸出。因此，在本发明的第二个实施例中，如图8至图11所示，在放电管的外壁上、靠近直管构件31、32的密封端设置第二冷腔34。在该位置，环境空气的冷却效果即使在基座在下位置时也足以向第二冷腔34提供有效的冷却，如图8、图9和图10中所示。重要的是，所选的第二冷腔的位置足够远离包括电极的管端部，该包括电极的管端部在灯工作期间产生大量的热量。

当CFL在水平位置工作时，例如，基座和灯架位于灯的左侧或右侧，第二冷腔将相对于灯的中心轴线具有任意的位置。在理想情况下，将第二冷腔34定位在灯的中心轴线38以下的最低点。然而，如果灯架中的灯的定向使第二冷腔34处于上部位置，即灯的中心轴线38上方，则第二冷腔将不具有相同的效果，这是因为环境空气的冷却效果将减小，且放电电弧的加热效果将增大。为了解决此问题，可将至少另一第二个冷腔形成于放电管配置的不同管构件的外壁上。当在放电管配置上设置不止一个第二冷腔时，可能有利的是，将第二冷腔沿放电管配置的周向实质上等距地分布。在此构造中沿周向实质上等距地分布可能意味着将第二冷腔对定位在相对的管构件上。第二冷腔的最大数量将等于直管构件的数量。

类似于第一个实施例，第二冷腔34可在垂直于第二冷腔的伸出方向所取的平面上具有圆形截面，或者其可为椭圆形。可将第二冷腔的壁厚选择为小于放电管构件的壁厚，以增大环境空气的冷却效果。

现在参见图12和图13，分别显示了带有螺旋型和多指型放电管配置10和30的紧凑型荧光灯。灯具有实质上与放电管配置10和30的中心轴线对齐的中心轴线18和38。放电管配置以机械方式保持并固定在外壳20和40中。外壳20也可容纳电气镇流器电路，用于在灯在图12中所示的旋入型灯中工作时控制放电管内的电流。在绘示有插入型灯的图13中的实例中，可使用外部镇流器单元。将外壳20连接到旋入型基座壳体6上。基座壳体6设置有电气接触元件8，以将灯连接到电源，且外壳40形成带有用于将灯通电的电气接触针41的插入型基座。放电管配置具有两个纵向端部位置，并在与基座侧相对的一个端部设置有第一冷腔，在两个纵向端部之间设置有第二冷腔14和34。放电管配置已在上文中详细描述。

本发明并不限于所显示和所公开的实施例，但如所属领域的技术人员所显见的那样，本发明的其他要素、改进和变化或类似物也落在本发明的范围内。