弧形的防破裂燈組件及其製造方法
2023-07-10 07:21:06 2
專利名稱：弧形的防破裂燈組件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及防破裂電燈及其製造這種燈的方法。這是1997年9月2日遞交的美國專利申請系列號08/921,898的繼續部分申請。該繼續部分申請尤其涉及弧形的防破裂燈。
當傳統的螢光燈破裂時，螢光燈的玻璃管碎片，汞和螢光粉末會四散開來，汙染很大區域。這種汙染尤其對存有未遮蓋食品的區域和食品製備表面造成損害。
為了減小破碎螢光燈造成汙染的可能性，業已發展了防破裂燈組件，以便在破裂時包容燈的碎片。美國專利Nos.4,048,537(blaisdell等)，4,924,368(Northrop等)，5,536,998(Sica)，和5,173,637(Sica)。Sica的專利由本發明的受讓人擁有。
螢光燈的現有技術保護組件包括一特殊模製的塑料端部配件，後者裝在燈的端蓋上並將一封閉該燈管的保護套管保持在位。
在某些現有技術裝置中，端部配件特意設計成可從燈上取下並重新用於另一個燈上。這是很不能令人滿意的並導致燈管破裂時逃逸的燈管碎片洩漏和汙染。
兩個Sica專利所示的組件是一個很大的改進，端部配件密封在保護套管上及燈管本身上，這樣不存在一點洩漏和汙染；燈的碎片被包容在套管中。
三件套保護組件，即套管和兩個端部配件，的一明顯缺陷是製造它們比較麻煩且成本高。兩個端部配件生產成本較高，並且端部配件和套管的尺寸應當在較緊密的公差內配合，以確保緊密配合。而且，要形成四個密封，密封的數量越多，洩漏的機會越大。三件套結構的一個長期問題是它賦予燈管一不自然的外觀，這往往會妨礙它們的銷售。
克服這一問題的一種現有建議是用保護性塗層塗敷整個燈管。但是，其難以令人滿意之處是該塗層會減少有用光線從燈管輸出，並隨時間而變色，從而減小照明度。
在一種典型的現有技術方法中，使一塑料套管在一直的螢光燈管是滑移且在其端部處使之密封在螢光燈管的端部上。弧形的燈管如U形的和圓形的螢光燈管造成了特殊的問題。只要在燈管上有任何明顯的弧度，現有技術方法就難以採用。
鑑於上述問題，本發明的一個目的是提供一種能克服或減輕上述問題的防破裂燈組件和方法。本發明的另一目的是提供一種製造方法，用以高效和高質地製造該燈組件，同時生產一種優良的產品。
通過組合獨立權利要求的特徵達到了上述目的。從屬權利要求公開了本發明的進一步有利實施例。
本發明的以下概述不必描述所有必要的特徵，這樣本發明亦可以這些所述特徵的次一級組合的形式存在。根據本發明，通過提供一種燈組件達到了上述目的，該燈組件包括一細長的燈管，具有第一端部和第二端部；一不易破碎的套管，大致封閉該燈管並具有兩個端部，後者被直接密封在該燈管的端部上。
套管的端部最好被黏結在燈管的端蓋上。如果端蓋的直徑小於燈管，就在端蓋上壓縮套管的端部並採用黏膠將套管端部固定在端蓋上。最好通過熱收縮完成所述壓縮。
最好通過採用一黏膠轉移帶施加所述黏膠，在該黏膠轉移帶的相對各表面上有一黏膠塗層，結合最好由熱收縮產生的壓縮，將套管端部連接在端蓋上。
各套管端部黏結在轉移帶上的黏膠的外層上，並且該帶黏結在燈管端部上。據信熱收縮擠壓套管材料，減小了套管的直徑和形狀以裝在燈管端部上，並將套管材料和膠帶擠在一起，這樣黏膠充填了套管材料中的任何皺褶並緊緊地將套管固定和密封在燈管端部上。
最後的組件被緊密地密封，但僅在端蓋上有接縫，該接縫的可見性是很低的。它是一較為簡單，好看的防破裂燈。
黏膠最好在較高的溫度下在長時間內能抵抗老化，例如82℃(180°F)。所用的膠帶最好是較軟的丙烯酸膠帶，具有較高的黏性。
採用這種雙面膠帶大為有利於製造過程。可方便地控制所用黏膠層的黏性和尺寸，並且可採用自動化或者半自動化設備施加該膠帶。
根據本發明，還通過採用一弧形的燈組件達致上述目的，在該燈組件中設置了兩個分離的套管部分。使套管部分成弧形以符合燈管的形狀。將兩個套管部分繞燈管組裝並沿接縫相互連接，此外將如此形成的套管的端部連接在燈管的端部上。
最好，通過針對直的燈組件所描述的上述方法，將套管的端部連接在燈管的端部上，其中優選呈雙面膠帶形式的黏膠被施加在燈管的端部上，而套管的端部被壓縮在黏膠上。
套管部分在其邊緣處最好具有凸緣，並且通過採用黏膠或超聲波焊接將套管的兩個部分沿凸緣連接在一起。
最好，用與針對上述直的套管所描述的熱塑樹脂相同的材料模製套管部分。
本發明可歸納如下。通過將一圓柱形的燈管封閉在一無縫的不易破碎的套管內形成一防破裂的燈組件，該套管在其各端部處被密封在燈管的一端上。直的燈組件的製造過程是在直的燈管的各端施加黏膠，最好通過繞燈管的各金屬端蓋纏繞雙面轉移膠帶，將燈管插入所述套管，用套管的端部覆蓋纏繞在燈管各端上膠帶，並通過熱密封將套管的端部壓縮在膠帶上。一弧形燈組件的製造過程是模製弧形套管的兩個半部，其形狀與弧形燈管相配。對弧形燈管的端部施加黏膠，用黏膠或通過超聲波焊接將套管的兩個半部固定在一起，並通過直的燈組件所用的相同方式將套管的端部連接在燈管的端部上。
本發明的其他目的，方面，特徵和優點將列在並披露於下面的詳細描述和附圖中，後者給出了本發明的一優選實施例，但絕對不應當被認為限制了本發明的範圍。
圖1是根據本發明構成的一直的防破裂燈組件的側視圖，局部是剖開的並且局部是截面圖；圖2是根據本發明構成的一弧形的U形燈組件的分解透視圖；圖3是沿圖2中3-3線所取的剖視圖；圖4是沿圖2中4-4線所取的剖視圖；圖5是根據本發明構成的圓形燈組件的透視圖。
圖1示出了一防破裂燈組件1的一端。該組件的另一端(未示出)與所示的一端成鏡像。燈組件1包括一傳統的螢光燈管10，一保護套管18，和壓敏黏膠20。燈管10包括一大致圓柱形的玻璃管12，該玻璃管在各端略微地逐漸縮小並終止於一杯狀的金屬端蓋14，後者具有一周邊凸緣部分16，其直徑小於管12的直徑。端蓋14包括一連接於傳統的電接觸端或電極22的傳統燈座部分(未示出)。可以使用任何傳統的接觸裝置，例如一單頭連接器，一凹入的雙觸點連接器等。
將燈管10插入套管18，並最好通過熱收縮壓縮該套管的端部24，以與黏膠20緊密接觸，從而將保護套管的端部密封在凸緣16上。
保護套管18最好是一不易破碎的、透明的和可熱收縮的聚合物套管，如聚碳酸酯套管。一種特別適用的透明且可熱收縮的管狀聚碳酸酯材料由3M公司以牌號為PC-3207，T-13型銷售。這種材料的內徑約為3.85cm(1.517英寸)，外徑約為3.93cm(1.547英寸)，壁厚約為0.04cm(0.015英寸)。這種優選材料對於可見光而言是透明的，但對于波長高達390nm的紫外線而言大致上不透明的。它不會在任何程度上隨時間而變黃。
作為選擇，套管18由具有一種主導顏色的半透明材料構成，例如金色，紅色，藍色，綠色等。不論是透明的還是半透明的，在持續暴露於燈12產生的紫外線輻射和熱量期間，套管18需基本上保持其清晰度。
此外，套管18的內徑最好略大於燈12的外徑。這種直徑上的差沿燈組件1的大部分長度提供了一個小的環形間隙「C」。該間隙大到足以方便地允許燈管插入該套管，但小到足以保證從燈管發出的熱充分地耗散。
黏膠20是一種抗高溫的黏膠，以在套管18的內表面和凸緣16的外表面之間提供一機械的密封。黏膠20最好是一種軟的丙烯酸壓敏黏膠。黏膠20亦用作一潮氣阻隔並協助保持一氣密的密封。
一種特別有利的黏膠是由3M公司在一「轉移」帶上提供，以「969帶」的牌號，一種「ATG帶」，銷售。這種雙面膠帶約為0.013cm(0.005英寸)厚，並具有牌號為「A-60」的黏膠，該黏膠具有很高的初始黏性以及良好的剪切保持能力。黏膠A-60可黏結大多數金屬和塑料以及多種其他材料。969帶具有清晰和防紫外線的進一步優點。業已發現，969帶即使在持續暴露於燈12產生的光線和熱量之後仍可保持其清晰度。它被列為可抵抗高達82℃(180°F)的溫度約數個星期或數個月的時間。
根據新的製造方法，通過繞各凸緣16兩次纏繞雙面膠帶20並將燈12插入套管18直至套管18的端部大致與燈12的端部對齊，來製造防破裂燈組件1。通過纏繞兩次，可儘量減少在帶的覆蓋區內存在任何間隙。
然後，在燈12的各端，使得套管18在凸緣16上延伸的部分熱收縮並壓縮以在套管18和凸緣16之間形成一黏結密封。
熱收縮過程最好包括對套管18的端部以約82℃(180°)的溫度施加熱量，時間約為12至15秒。該收縮施加了一中等的壓力，足以壓縮各套管端部並將其直徑減少到凸緣16的直徑加上帶20的厚度。
由於熱封溫度較低，套管收縮但不致融化。其優點是不會由於融化出一個薄點或通孔而削弱該套管。
由收縮施加的壓力將套管端部黏結在帶20的黏膠上。由於黏膠也可良好地黏結於金屬，所以在燈的各端部形成一牢固的黏結和密封。
儘管最好通過工藝過程收縮套管端部，但這並非是必須的。可能簡單的夾緊或卷邊就足夠了，取決於燈管和凸緣16的尺寸，套管材料的柔性，和所用黏膠的類型。
通過在套管的各端上滑過一個可熱收縮的塑料圈，用一個熱吹風機對塑料圈施加熱量，而使得塑料圈和套管端部收縮並取下該塑料圈，可完成該熱收縮。
作為一種選擇，一個較熱的塊體最好設置有一個孔，該孔略大於凸緣16的外徑。沿縱向將套管和燈的一端推入該較熱塊體上的孔，塊體加熱套管端部而使得套管在帶上熱收縮。對燈組件的各端均採用這一方法。
上述方法適合於手工操作，全自動化，或者全或半自動化。
在一種自動化或半自動化的生產方法中，在第一工位，使膠帶與襯墊材料分離，並將一條膠帶卷繞在各凸緣上並切斷。可採用一纏繞機(未示出)或用手設置該膠帶。作為選擇，甚至可繞各凸緣16都施加一黏膠塗層。
預先切成適當長度的施加有黏膠的燈管和套管被送入一第二工位，在此一推動機構(未示出)將各燈管推入一套管。作為選擇，可人工完成插入。
然後，將由套管保護的燈管輸送到一加熱設備，後者具有兩個隔開的加熱夾具或較熱塊體，它們容納套管端部並使兩個套管端部同時熱收縮12-15秒。作為選擇，這一步亦可用手工完成。
在此之後，將燈組件包裝以便運輸。可以在工位之間採用輸送帶或其他輸送設備以輸送燈組件。
在偶然的情況下，對燈組件的震動可能導致燈12在套管18內破碎。但是，套管18本身不會破碎並將包含燈管的碎片和螢光材料，這樣就防止了碎片逃逸到組件1之外。
防破裂燈組件只有很少的零件和接縫，並具有對許多用戶而言十分重要的光滑、無縫的外觀。
圖2是一分解透視圖，示出了本發明的弧形燈組件30的三個基本構件。該組件包括一U形的螢光燈管32，具有金屬端蓋38和40，以及連接器管腳42和44。這種燈管用來為較短的燈提供較強的光線輸出，並節省使用它們的照明設備的結構成本。
組件30還包括一對套管部分一下套管部分34和一上套管部分36。各套管部分成形為類似燈管32的形狀，這樣當與套管的其他部分一起組裝時套管部分將緊密地繞燈管配合。
套管部分34和36由防破裂塑料片材製成，通過用熱塑樹脂如聚碳酸酯注模製造，類似於製造圖1所述的套管18。
從圖3可見，各套管部分34和36在剖面上是半圓形的。此外，在其兩個邊緣處，各套管部分具有一凸緣。下套管部分34具有一外凸緣54和一內凸緣56。上部36有一外凸緣60和一內凸緣58。
在製造燈組件30時，首先兩個套管部分34和36被模製成具有這樣的尺寸，即形成一個在直徑上略大於燈管32的直徑的套管。
對燈管的金屬端蓋38和40施加黏膠。這最好通過繞端蓋纏繞兩層雙面膠帶62(見圖4)來完成，其方式與上面參照圖1的燈組件所描述的相同。
然後，將燈管32放在下套管部分34上，並將部分36置於燈管的頂部。通過在將凸緣擠壓在一起之前在內、外凸緣上施加黏膠，或通過超聲波焊接，繞燈管的周邊形成接縫。套管部分36的端部以50和52表示對於套管部分34則以48和46表示。這些端部被壓縮在膠帶62上，以將套管部分的端部固定在端蓋上。
最好通過熱收縮將套管部分的端部壓縮在膠帶上，如結合圖1所示實施例所描述的。
圖5是一圓形燈組件64的透視圖，包括一傳統的圓形螢光燈管66，帶有在內、外接縫72和74處連接在一起的圓形套管部分68和70，如參照圖2-4所描述的。如周知的，燈管具有端蓋76和78以及連接器管腳80。按結合圖1-4所描述的方式，將套管部分連接在端蓋76和78上。
這樣，本發明提供了一種繞弧形細長燈管(如螢光燈管)緊密密封的、防破裂的罩。繞燈管形成的套管是高度透明的，長壽的和緊密密封的，以防止在燈管破裂時玻璃片及其元件四處飛濺。
儘管這裡詳細描述了本發明的說明性實施例及其改進，應當理解本發明並不限制於這些具體的實施例和改進，本領域熟練技術人員可以實現其他改動和改變而不超出後附權利要求書所限定的本發明的範圍和精神。
本發明的優點包括提供了一種組件，具有最少量的分立零件和接縫，沒有可見的接縫，對於理想的光線是透明的，不會隨加熱和/或時間變色。
提供了一種裝置，其結構簡單，較易適應自動化或半自動化生產，並可以較現有裝置低的成本製造。
提供了一種燈組件和方法，它可有效地提供弧形的燈管，帶有防破裂的保護罩或套管。
提供了一種弧形的燈組件，其製造和使用簡單且廉價，其中燈管具有一防破裂的罩，後者壽命較長，幾乎沒有改變和衰減地透過光線。
權利要求
1.一種防破裂的細長弧形燈組件(1，30，54)，包括一細長的燈管(10，32，66)，具有第一和第二端部(14，38，40，76，78)，所述燈管沿其縱向被彎曲，第一和第二細長的套管部分(18，34，36，68，70)，由防破裂透光材料製造，各所述部分具有與所述燈管的形狀相配的弧形，所述套管部分被緊固在一起以形成一套管(18，34，36，68，70)，具有封閉所述燈管的壁，所述套管具有第一和第二端部(24，46，48，50，52)，分別位於所述燈管的所述第一和第二端部附近並與之緊固。
2.如權利要求1所述的組件，其中所述燈管(32)是U形的。
3.如權利要求1所述的組件，其中所述燈管(66)是圓形的。
4.如權利要求2或3所述的組件，其中藉助於從由黏膠和超聲波焊接所組成的組中所選擇的手段，將所述部分(34，36，68，70)沿縱向延伸的接縫(54，56，58，60，72，74)固定在一起。
5.如權利要求1-4中的任一項所述的組件，其中藉助於黏膠，將所述封閉件(18，34，36，68，70)的各所述端部(24，46，48，50，52)固定在所述燈管(10，32，66)的其中一個所述端部(14，38，40，76，78)上。
6.如權利要求5所述的組件，其中所述封閉件(18，34，36，68，70)的各所述端部(24，46，48，50，52)被壓縮在所述燈管(10，32，66)的所述端部(14，38，40，76，78)上。
7.如權利要求5或6所述的組件，包括至少一層繞所述燈管(10，32，66)的各所述端部(14，38，40，76，78)延伸的雙面膠帶(62)，所述封閉件(18，34，36，68，70)的各所述端部(24，46，48，50，52)壓縮在膠帶的所述層之一上。
8.如權利要求2-7中的任一項所述的組件，其中所述燈管(32，66)具有一縱軸線和一對縱向邊緣，各所述部分(34，36，68，70)在垂直於所述縱軸線所取的剖面上大致是半圓形的，並在各所述邊緣處有一縱向延伸的凸緣(54，56，58，60，72，74)，後者連接在另一所述部分的相應凸緣上。
9.一種防破裂的細長弧形燈組件，包括一細長的燈管(32)，具有第一和第二端部(38，40)，所述燈管沿其縱向被彎曲，所述燈管呈U形並大致是圓柱狀的；第一和第二細長的U形套管部分(34，36)，各具有半圓形剖面和一對縱向延伸的凸緣(54，56，58，60)，並由防破裂透光材料製造；所述套管部分(34，36)在所述凸緣(54，56，58，60)處被緊固在一起以形成一封閉所述燈管(32)的套管(18，34，36，68，70)；所述套管具有第一和第二端部(46，48，50，52)，它們各被固定在所述燈管(32)的其中一個所述端部(38，40)上，並通過套管端部(46，48，50，52)和燈管端部(38，40)之間的雙面膠帶(62)被密封於其上。
10.一種製造防破裂的細長弧形燈組件(30，64)的方法，所述方法包括的步驟為成形一對由防破裂透光材料製成的細長套管部分(34，36，68，70)，所述套管部分被彎曲並成形以配合在一起，而形成一個封閉弧形燈管(32，66)的套管，所述套管有一對端部(24，46，48，50，52)，繞所述彎曲的燈管(10，32，70)組裝所述套管部分(34，36，68，70)，並相互固定所述部分，和將所述套管的所述端部(46，48，50，52)固定於所述燈管的所述端部(14，38，40，76，78)。
11.如權利要求10所述的方法，其中將所述套管部分(34，36，68，70)固定在一起的步驟選自由採用黏膠和採用超聲波焊接所組成的組。
12.如權利要求10或11所述的方法，其中所述成形步驟包括用熱塑材料模製所述套管部分(34，36，68，70)。
13.如權利要求10至12中任一項所述的方法，其中將套管端部(24，46，48，50，52)固定在燈管端部(14，38，40，76，78)上的步驟包括用黏膠將所述套管端部黏結在所述燈管端部上。
14.如權利要求10至13中任一項所述的方法，其中所述套管固定步驟包括在將所述燈管和所述套管部分帶到一起之前繞所述燈管(32，66)的各端部(14，38，40，76，78)纏繞至少一層雙面膠帶(62)，和將所述套管端部壓靠在所述雙面膠帶(62)的所述層上。
15.如權利要求10至14中任一項所述的方法，包括的步驟為對所述燈管(32，66)的各端部(14，38，40，76，78)施加黏膠，和將各所述套管端部(24，46，48，50，52)熱收縮在其中一個所述燈管端部上。
全文摘要
通過將一弧形燈管封閉在一不易破碎的套管內形成一防破裂的燈組件(1,30,64),該套管在其各端部(24,46,48,50,52)處被密封在燈管的一端(14,38,40,76,78)上。防破裂的弧形燈組件(1,30,64)的製造過程是在弧形燈管的各端施加黏膠,最好通過繞燈管的各金屬端蓋(14,38,40,76,78)纏繞雙面轉移膠帶(62),將燈管插入所述套管。防破裂的弧形燈組件(1,30 64)的製造過程是:模製弧形套管的兩個半部(34,36,68,70),其形狀與弧形燈管相配。對弧形燈管的端部施加粘膠,用黏膠或通過超聲波焊接將套管的兩個半部固定在一起,並將套管的端部(24,46,48,50,52)連接在燈管(10,32,66)的端部(14,38,40,76,78)上。
文檔編號H01J61/34GK1276915SQ98810320
公開日2000年12月13日 申請日期1998年5月25日 優先權日1997年9月2日
發明者麥可·F·西卡 申請人:麥可·F·西卡