用於小型螢光照明的通道式玻璃製品的製作方法

2023-06-04 15:10:21

專利名稱：用於小型螢光照明的通道式玻璃製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及諸如霓紅燈或螢光燈等通道式玻璃製品。具體地說，所述玻璃製品是具有傳統燈泡形狀的小型放電燈。
背景技術：
授予Cocks等人的美國專利4,584,501、授予Cocks等人的美國專利4,990,826以及授予Cocks等人的美國專利5,036,243揭示了氖管照明裝置。一般地說，這些專利揭示了各種多面照明裝置，它們將玻璃或其它玻璃態板密封在一起，形成具有內封閉通道的裝置。然後，對這些通道抽真空，並回填諸如氖氣等惰性氣體，而後再通過一系列電極進行離子化。
一般地說，用於製備這些現有技術氖管照明裝置中玻璃部件的方法包括以下步驟在玻璃底板中切割通道，然後將一玻璃頂板密封在此通道式玻璃底板上。可以用各種方法切割玻璃底板，包括通過粘合的橡膠掩模進行研磨、蝕刻和噴砂，其中所述掩模呈現的圖案形狀與所需通道的圖案相同。
過去曾多次嘗試生產看上來象傳統燈泡而不象普通螢光燈管的螢光燈外殼。這些嘗試只是在具有傳統白熾燈泡罩的球形透明外殼內形成彎管。對標準白熾燈旋入替換以彎管並不十分有效，而且未能帶來高速的大批量生產。
對生產球泡螢光燈的其它嘗試試圖避免封閉通道。但是，當未封閉這些通道後，相鄰放電通路之間會發生交叉，導致不希望有的影響。為防止電弧走捷徑而作的許多嘗試幾乎都沒有成功。為了克服這一問題，有人建議使通道的兩個半玻璃部分之間的間隙非常小，以提高沿副路徑的電阻。這迫使電弧放電沿通道的主電流路徑而行。另一種方法是用玻璃纖維或玻璃棉填充間隙。再一種方法是將短路徑長度與普通放電距離長度的比設計在某些範圍內，從而避免串擾。還有一種方法是形成一可抽真空的外殼，它包括圓錐形的且呈嵌套同軸關係的內、外玻璃部件。
發明概要概括地說，本發明涉及一種小型螢光燈，其外表面和內表面分別由一透明外殼的正面和背面限定。本發明燈的一個重要方面是，外殼具有傳統燈泡的形狀。燈的內表面限定了一空腔，空腔的壁(燈的內表面)上塗覆了磷。透明外殼最好由玻璃和玻璃-陶瓷材料製成。
在另一方面，內表面至少包括一個氣體放電通道和至少兩個電極，其中放電通道能夠容納一种放電氣體或一種可離子化的氣體，而所述兩個電極與所述通道相連。最好，電極位於氣體放電通道的兩端，並在激勵時產生電弧放電。鎮流器安置在空腔內，它也與電極電接觸。當完成安裝時，外殼與螺絲燈座固定，而螺絲燈座與鎮流器電接觸。
在一個方面，本發明提供了具有成形、嵌入通道的曲面，用以代替現有螢光燈中普通存在的彎管。這可以對玻璃片真空成形以及/或者將玻璃片壓入具有集成通道的曲面來實現。該工藝賦予燈製造商很大的設計適應性，包括曲面形狀的複雜變化；通道的寬度和深度；以及通道通路的一般設計。曲面可以是光滑的，通道位於一側，或者通道的一部分包含在兩個表面內。
用於小型螢光燈的本發明玻璃襯底可以用幾種方法來製造。例如(1)將玻璃或玻璃一陶瓷襯底製成穹形，電子設備和螺絲燈座安置在由穹頂形成的空腔內；(2)將襯底製成一種形狀，它包括一頸部，頸部可以與螺絲燈座連接；或者(3)由幾個部件製成襯底，這些部件連接起來，封閉住鎮流器和電子設備。上述選擇不是相互排斥的，燈的單個型式可以組合幾種方法。
附圖概述

圖1是一截面圖，示出了可用作小型螢光燈的玻璃製品；圖2示出了一穹形的小型螢光燈，它具有圓柱形外殼，通道由光滑的、彎曲的內帶和外帶組成；圖2A和圖2B示出了圖2製品可採用的其它通道的形狀。
圖3、3A、3B和3C示出了燈形狀的適應性，以及可以由本發明方法獲得的設計；和圖4示出了本發明的一個實施例，其中小型燈由兩個半個部分組成。
本發明的詳細描述本發明的小型螢光燈包括外表面和內表面，並且具有傳統燈泡的形狀。該燈至少包括一個薄的玻璃外殼，玻璃外殼具有層疊和集成在一起的正面和背面，形成單體的外殼本體，基本上沒有任何封閉材料，並且玻璃外殼至少具有一個氣體放電通道。在一特別有用的實施例中，玻璃外殼的重量-面積比≤1.0g/cm2。每個通道都具有一种放電或可離子化氣體，以及至少兩個電極，兩個電極與氣體放電通道相連並位於通道的兩端，用於在其間產生電弧放電。當裝配後，外殼的正面形成燈的外表面，而外殼的背面形成燈的內表面。燈的內表面在燈內限定一空腔，內裝一鎮流器，而鎮流器與兩個電極電接觸。旋入燈座固定在燈上，此燈座也與鎮流器電接觸。
外殼的正面和背面可以呈圓柱形。在一較佳實施例中，如圖2所示，正面具有光滑、彎曲的形狀，而背面具有圓柱形狀。
首先，可以將外殼製成一個具有所需形狀的整體。在一較佳實施例中，如圖4所示，通過連接兩個半個的、具有通道的薄玻璃外殼來製作燈。在此實施例中，每個玻璃外殼都至少具有兩個與通道相連的電極，而通道又與鎮流器相連。
空腔在封閉時不抽真空，並且不包含放電氣體。作為代替，放電氣體包含在通道內。這是本發明允許商業化生產具有傳統燈泡形狀之螢光燈的關鍵所在。
依照美國專利申請08/634,485 Al1en等人的)和08/851,320(Allen等人的)和共同等批的美國臨時專利申請60/076,968，可以製造用於形成本發明螢光燈的層疊外殼，其中後一臨時申請的名稱為「通道式玻璃製品及其製造方法」，Stephen R.Allen是唯一的發明人。三個申請已共同轉讓給當前的受讓人，其內容通過引用包括在此。
上述引用的申請提供了一種製造玻璃外殼的方法，其中玻璃外殼包含封閉在內的通道。該方法可適用於本發明。具體地說，描述了一種方法，包括以下步驟(a)將第一或熔融玻璃的通道形成帶傳送到模壓組件的表面，模壓組件具有一模巢和一外周表面，其中模巢內至少形成一個通道形成的溝槽，通道形成帶覆蓋著模巢和模組件的外周表面；(b)使熔融玻璃的通道形成帶基本上與模巢的周線吻合，導致在熔融玻璃帶中至少形成一個通道；(c)將第二或熔融玻璃的封閉帶傳送並沉積在熔融玻璃通道形成帶的外表面，其中封閉帶的粘度使得封閉帶架空，並不下垂到與通道形成帶的通道表面接觸，但仍被充分熔融，在封閉帶接觸通道形成帶的地方形成封閉，從而使玻璃製品至少具有一個封閉通道；和(d)從模子中取出玻璃製品。此過程的結果是在封閉帶接觸通道形成帶的地方形成密封，從而形成至少具有一個封閉通道的玻璃製品。
在另一實施例中，使封閉帶拉伸，以便形成具有薄截面的封閉帶。拉伸也使封閉帶與通道形成帶之間的密封具有較薄的截面。用上述方法形成的玻璃外殼包括層疊和集成在一起的正面和背面，形成單一的外殼本體，基本上沒有任何密封材料，並且玻璃外殼還至少具有一個氣體放電通道。氣體放電通道具有截面較薄的正面，並且層疊玻璃外殼具有較薄的截面。層疊玻璃外殼的重量-面積比≤1.0g/cm2。熔融玻璃的通道形成帶與模巢的吻合通過重力、抽真空或兩者結合來達到。
我已經發現，上述玻璃成形方法可以用於小型螢光照明，相比目前可獲得的、在外殼內使用彎管的產品，提供一些明顯的優點。當前小型搭接的一個主要優點是，外形看上去更象一個標準的白熾光源。過去，曾嘗試在半透明外殼內的管子上放一塑料蓋來獲得類似的外形。我已經發現，通過使用本發明的方法，可以使光輸出位於透明襯底的表面，並由此能夠獲得標準白熾光源的外形，而不需要蓋子。我的設計還可以獲得更多的光，因為可以將比現有管子更長的通道通路放在一給定的空間內。另外，使用本設計，可以縮小小型螢光燈的總高度，以適合包括傳統光具的許多固定裝置。
以下參照附圖描述本發明，附圖示出了可以用本發明成形方法產生的小型螢光燈10的幾個典型實施例。
圖1是玻璃製品(燈)10的截面圖，其中玻璃帶16和18形成外殼12和通道14。如圖所示，帶16和18的背面17和19分別形成燈的內表面，並且還限定了空腔或通道14。由背面17和19形成的燈的內表面塗覆有磷21。
圖2示出小型螢光燈製品10，它被製成穹形外殼20，構成一封閉體23。封閉體23內裝有鎮流器/電子設備(未圖示)，下半部分或基部26與外殼的上半部分24相連，並且螺絲燈座22安置在組件(上半部分和下半部分)的下方，用於將燈固定在燈具內。在此實施例中，鎮流器(電的)也可以安裝在基部26內。圖2A和圖2B是截面視圖，示出了可以製作的帶的各種形狀。
圖3示出了螢光燈10，其形狀包括用於連接外殼31和螺絲燈座22的頸部30。電子設備(未圖示)安置在制品10的頂部下方。根據所需效果可以改變由通道14形成的通路形狀。例如，如圖3A所示，可以將通道14分開，使其具有更大的S形間隔，或者如圖3B所示，將通道14緊密地繞纏。另一種方法是，如圖3C所示，使通路具有簡單的光滑設計，只要在所有情況下，鎮流器24都與電極34和36電接觸。
圖4示出了用分成兩半的40和42裝配成的製品10。當連接後，兩個半個部分40和42封住電子鎮流器44，然後與基部22相連。每個半個部分40和42都包括一對電極34和36，它們與通道14和鎮流器44電氣連接。鎮流器44還與基部22電氣連接。兩個半個部分可以用任何已知技術連接。在一較佳實施例中，通過諸如環氧樹脂等耐熱材料或者金屬帶或夾來連接兩個半個部分。用於確定連接兩部分的最合適材料的一個考慮是，在工藝中避免產生過多的熱量，因為這會損壞燈腔內的電子設備和鎮流器。運用這一思想，可以用某些低溫玻璃原料來連接兩部件。儘管圖4示出了用兩個半個部分組裝的外殼，但可以用類似的技術將幾個部件組裝成一個外殼。
這裡所述的透明外殼最好由玻璃和/或玻璃-陶瓷材料製成。最好，外殼是一種硬玻璃，具有良好的熱學和機械特性(即，具有較好的熱膨脹系統和衝擊阻力)。對此應用有用的玻璃材料包括蘇打石灰矽酸鹽、硼矽酸鹽、鋁矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽等。例如，已經用Corning代碼7251生產出玻璃外殼，其中代碼7251可以向紐約的康寧股份有限公司購買。
應該理解，以上描述說明了本發明的實施例，它們並不試圖實施本發明的所有方面。本領域的熟練技術人員很清楚，除了上述實施例之外，在不脫離本發明精神和範圍的情況下，可以對說明性實施例作各種變化和改變。
權利要求
1．一種具有外表面和內表面的小型螢光燈，所述燈包括一個具有正面和背面的外殼，其特徵在於，所述外殼具有傳統燈泡的形狀，外殼的正面形成燈的外表面，外殼的背面形成燈的內表面，並且燈的內表面限定一空腔，所述內表面還包括一層磷塗層。
2．如權利要求1所述的燈，其特徵在於，內表面至少包括一個氣體放電通道和至少兩個電極，其中放電通道能夠容納一種可離子化的氣體，而所述兩個電極與所述通道相連並位於氣體放電通道的兩端。
3．如權利要求1所述的燈，其特徵在於，還包括一鎮流器，所述鎮流器安置在空腔內並且與所述電極電接觸。
4．如權利要求3所述的燈，其特徵在於，還包括一旋入燈座，該燈座與外殼固定並且與鎮流器電接觸。
5．如權利要求1所述的燈，其特徵在於，外殼的正面和背面限定一圓柱形。
6．如權利要求1所述的燈，其特徵在於，正面具有光滑、彎曲的形狀，並且背面限定了一圓柱形。
7．如權利要求l所述的燈，其特徵在於，所述外殼至少包括兩個玻璃部件，這兩個部件連接在一起，形成單一的玻璃外殼。
8．如權利要求1所述的燈，其特徵在於，所述外殼包括一玻璃材料，所述材料選自以下材料組成的組硼矽酸鹽、鋁矽酸鹽、硼鋁矽酸鹽和蘇打石灰矽酸鹽。
9．如權利要求1所述的燈，其特徵在於，可離子化氣體選自以下物質組成的組汞、氙、氪、氬、氖、氦及其混合物。
全文摘要
具有傳統燈泡形狀的小型螢光燈(10)。燈的外表面和內表面由外殼的正面和背面(17)形成,外殼限定一空腔,空腔表面塗覆有磷(21)。氣體放電通道(14)至少有兩個電極,通道位於空腔內,用於容納放電或可離子化氣體。安置在空腔內的鎮流器與兩個電極電連接,並且當與螺絲燈座相連後,燈座與鎮流器電接觸。
文檔編號H01J61/32GK1314000SQ99809850
公開日2001年9月19日 申請日期1999年6月21日 優先權日1998年8月21日
發明者S·L·庫奇 申請人:康寧股份有限公司