专利名称：带多个保护性包壳的紧凑型hid灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及高强度放电(HID)灯的安全使用。
背景技术：
HID灯通过发送电弧穿过封闭于光透射放电腔室(通常由石英或陶瓷材料制成)中的气体混合物而运行。在放电腔室中气体电离且产生可见光和紫外光。电离气体可到达高压且生成热。由于生成热，必须防止灯零件在开放空气中氧化。因此，由玻璃或石英制成的外包壳包围放电腔室。包壳保持真空或者能填充惰性气体。如果放电腔室破损，将弹出热碎片。如果在放电腔室内的压力足够高，这些碎片的速度可足够高以刺穿包围无氧腔室的外包壳。因此，这些碎片可能会伤人或损害财产。本发明涉及包含这些碎片的保护罩的附连和定位，同时允许灯最佳运行。HID灯能封闭于外壳中或者直接暴露，因此称作“外部使用”。在灯具中的暴露安装在此情形下认为是在外部使用。如果灯处于完全封闭灯具中，那么灯具本身将防止热高速碎片伤人或损伤财产。在此处描述的本发明用于HID灯，其包括保护罩以防止弹出碎片。HID灯通过发送电力穿过封闭于放电腔室中的气体混合物而运行，气体混合物通常包含汞和金属卤化物盐。在放电腔室中气体电离、经由电弧导电且产生可见光和紫外光。 电离的气体在某些灯类型中能到达高压且产生热。放电腔室可维持高温和高压，例如在标准运行条件下为大约1000摄氏度和每平方英寸350磅的压力(25个大气压)。放电腔室通常由两个轴线引线悬置，两个轴线引线向包壳供电且其位于放电腔室内的端部产生电弧。如果向氧气暴露，将发生放电腔室和电引线的迅速氧化。因此放电腔室安置于包含真空或惰性气体的抗氧化包壳内。这种无氧气的惰性环境防止对放电腔室和引线造成氧化损坏，这种氧化损坏原本会缩短灯寿命。这种抗氧化包壳通常由也滤出紫外光的材料构成，因为此可对使用该灯作为光源的人有害。通常，放电腔室由其引线悬置于抗氧化包壳内。能利用材料来构建抗氧化包壳以使得该包壳也用于防止碎片从灯弹出。另一方案是将放电腔室周围的内封壳放置于抗氧化包壳内以防止发射碎片。如果整个灯构造是紧凑的，则可能不存在足够的空间以插入此内封壳。而且，内封壳显著地升高了放电腔室的温度，因此常常需要重新设计放电腔室来防止对灯寿命产生不利影响。由专利WO 2007/088729描述了第三方案，其中保护罩放置于抗氧化包壳外部以防止发射热高速粒子。这个专利描述了胶合到基座的保护罩。这种机械布置具有随着时间劣化的倾向，因为胶经受灯的高温。胶合构造的优点为，所有元件非常刚性地固定到灯基座。
发明内容
根据本发明的HID灯包括三个嵌套的包壳，其中外包壳为保护罩，中包壳提供紫外光滤波和抗氧化环境，且最内部包壳为在运行期间包含电离气体的放电腔室。灯经由基座元件连接到电源，基座元件具有例如螺钉型或锁销布置，其进行机电连接。在本发明的一形式中，抗氧化包壳大致为柱形且具有圆整的端部，其可具有圆锥形末端。抗氧化包壳还具有安装端。抗氧化包壳允许连接到放电腔室的电引线穿过包壳的安装端以使引线能连接到基座元件的外部电端子。抗氧化包壳的安装端允许电引线通过且紧固到基座元件。抗氧化包壳依次由优选地由玻璃或石英制成的保护罩包围。但是，能使用具有合适机械和热性质的任何透明材料。保护罩保持在放电腔室破损情况下将发射的任何碎片。 在无合适保护罩的情况下，HID灯不能安全的用于暴露的“外部”应用中。需要在不使用灯具覆盖物的情况下能在“外部”使用该灯，因为这将允许最小化该系统的总成本且易于接近该灯以进行替换。在本发明的一实施例中，保护罩为柱形。保护罩形状将优选地具有穹顶形闭合端和敞开的安装端，且保护罩的安装端经由喷丸强化的套环而紧固到基座元件。保护罩的穹顶形顶部经由弹簧保持就位，弹簧维持抗氧化包壳与保护罩之间在轴向与径向的固定距离。与套环协同作用的弹簧元件用于在涉及振动和机械冲击的条件下实现如下机械目的， 艮口，保持保护罩以最佳间隔与抗氧化包壳相离。通常，这在装运或诸如安装于桥梁上的高振动使用情况下发生。弹簧元件和套环被设计为最小光阻挡，同时维持长寿命的玻璃/石英零件之间的机械附连和分隔；在另一方面，诸如在WO 2007/088729中所用的胶的其它机制可随着时间劣化，导致某些灯类型在长寿命期间存在附连的潜在弱化。出于装饰原因且为了优化来自灯的照明，抗氧化包壳和因此放电腔室的光源在保护罩内居中。
现将参看附图来更详细地描述本发明的示范性实施例，在附图中 图ι示出带有外部保护罩的HID灯的截面和基座处的剖视截面。图IA示出具有套环和基座的不透明视图的HID灯。图2示出保护罩。图3A示出灯基座。图3B示出灯基座的另一视图。图4以横向视图示出了开口框弹簧的实施例。图5以顶视图示出图4的开口框弹簧实施例。图6以横向视图示出板簧的实施例。图7以顶视图示出图6的板簧的实施例。图8示出开口弹簧的实施例。在所有附图中，相同的附图标记用于相同特征。
具体实施例方式图1和图IA示出灯100，其包括由石英或陶瓷构成的放电腔室130，但可使用任何合适透明材料，其在运行期间包含电离气体133，电离气体133发光。放电腔室130安置于包含真空或惰性气体122的抗氧化包壳120内。抗氧化包壳120安置于柱形保护罩110内。 灯的纵向轴线图示为轴线χ-χ。
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放电腔室130包括含气体133的密封压力包壳134和两个电引线131和132。放电腔室130经由电引线131和132和悬置结构135和136而机械悬置于抗氧化包壳120内， 悬置结构135和136包括导电支承构件，其也能在安装端通过抗氧化包壳120电连接到灯的端子150和151。抗氧化包壳120为柱形且具有圆整的端部123，圆整的端部123具有纵向延伸的圆锥形末端124和安装端，在安装端如本领域中已知的那样为基座140做出电连接和机械连接。密封包含悬置结构135和136的抗氧化包壳120使得其可包含真空或惰性气体122。包围抗氧化包壳120的保护罩110包括穹顶形端部112和扩口(flare)安装端 113，在基座的剖视部分中且也在图2中示出。扩口安装端113的直径大约与基座140的直径相同。扩口安装端113包含呈V形缺口 111形式的一个或多个定位元件，如在图2中所图示的那样。其它缺口形状也是可接受的，诸如半圆形或矩形缺口。也可使用其它类型的定位构件。扩口安装端113通过使用喷丸强化制造步骤经由套环160附连到基座140。套环 160优选地包括适合于喷丸强化的金属，但也可使用适合于喷丸强化的其它材料(诸如可变形的塑料)。以剖视截面示出若干喷丸强化的凹窝163中的一个。线框弹簧170定位于保护罩110与抗氧化包壳120之间。套环160与线框弹簧 170的组合保持保护罩防止其在正常使用和甚至存在外部振动和机械冲击的装运期间从其最佳位置离位。具体而言，与弹簧170结合的套环160用于保持保护罩110在纵向和径向均以抗氧化包壳120为中心。可使用各种类型的弹簧，其中的某些在图4至图8中示出。基座140还包含外部电端子150和151，其用于将灯100连接到电源。套环160包括下柱形部段162，该下柱形部段162的形状和尺寸适于贴合地装配在基座140的顶部周围且具有渐缩的上部段161，渐缩上部段161被设计成在保护罩110的穹顶形端部112上装配且俘获扩口安装端113。图2示意性地示出保护罩110，其具有穹顶形端部112和扩口安装端113。当保护罩110紧固到基座140时，由套环160俘获安装端113。安装端113还包含至少一个V形缺口 111。在示范性实施例中，仅使用单个缺口。图3a和图3b示出灯基座140的示范性实施例。灯基座140具有ν形突出部141， ν形突出部141匹配图2所示的保护罩110的ν形缺口 111。如果多于一个ν形缺口 111 包含于保护罩110中，那么可使用多于一个ν形突出部141，且其将与保护罩110中的ν形缺口 111对准。保护罩110附连到基座140，且保护罩110的缺口 111与基座160的突出部141对准，以在灯100被扭转来将其基座插入到灯具或电插座内时防止保护罩110绕基座140上的纵向轴线X-X旋转。基座140还包含一个或多个凹陷142，但在此示范性实施例中为四个凹陷142，该凹陷142优选地绕基座140的顶部对称地安置。图3Α和图3Β仅示出凹陷中的两个142a、 142b，但另外的两个142c、142d位于基座140隐藏侧的类似位置处。在抗氧化包壳120附连到基座140期间，线框弹簧170放置于圆锥形末端124上， 圆锥形末端124从抗氧化包壳120的圆整的端部123纵向延伸。之后，保护罩110放置于抗氧化包壳120的圆整的端部123上且保护罩的扩口端 113放置于基座140上，同时对准保护罩110中的ν形缺口 111与ν形突出部141且压缩线框弹簧170。继而，套环160放置于保护罩110上使得套环160的上部161俘获保护罩110的扩口形端113且下柱形部分162贴合地放置于基座140的顶部上。然后由下柱形部分162的经喷丸强化的部分将套环160紧固到基座140的凹陷142内而就位。因此喷丸强化过程经由套环160将保护罩110紧固到基座140。经喷丸强化的套环160与由压缩线框弹簧170所产生的稳定性的组合维持保护罩 110绕抗氧化包壳120的最佳位置，即使在存在机械冲击和振动的情况下也是如此。同时， 通过与线框弹簧170结合的套环160维持保护罩110与抗氧化包壳120之间的间距，这确保了保护罩110和抗氧化包壳120都不会由于冲击和振动而损坏。另外，弹簧和套环布置阻挡了最少量光。图4示出了线框弹簧170的横向视图，其优选地包括合适线(诸如不锈钢)以用于如本领域中熟知的那样制作弹簧。线框弹簧170的一端包括抓持构件173，其形状为带圆整的拐角的近似正方形截面，如在图5中所图示的那样。抓持构件被设计成绕抗氧化包壳 120行进至少一次且大小适于牢固地抓持抗氧化包壳。与抓持构件173相对的线框弹簧170的端部形成螺旋构件171，且这两个构件经由内部附连构件172接合。螺旋构件171具有一个或多个螺旋匝。螺旋构件171由附连构件 172定位以使得抓持构件173和螺旋构件171以灯的纵向轴线X-X为中心。螺旋构件171 的内径应具有足够的大小使得其易于在抗氧化包壳120的纵向延伸的圆锥形末端124上行进且将牢靠地搁置于抗氧化包壳I20的圆整的端部123上，从而使得线框弹簧170的轴线 Q-Q与灯100的轴线X-X对准。图5示出线框弹簧170的顶视图且示出抓持构件173的具有圆整的拐角的正方形截面和螺旋构件171在抓持构件173中心的位置。线框弹簧170被示为具有带圆整的拐角的正方形截面和绕抗氧化包壳120的单匝，但许多其它配置可同样适用或在给定的不同情形下和构建灯部件的不同材料下甚至更适用。举例而言，对于抓持构件173而言，可使用带圆整的拐角的六边形截面而不是正方形截面。替代地，也可使用尖锐拐角。类似地，若需要额外摩擦，可使用绕抗氧化包壳的若干线匝。绕抗氧化包壳的匝能为敞开形式或闭合形式，其中线圈彼此靠近放置。类似地，螺旋构件171可包括多匝或单匝或甚至包括小的半圆形支柱。图6和图7示出用于附连到抗氧化包壳120的闭合的、圆整的端部的弹性板簧180 的第二实施例的横向图和顶视图。板簧180包括本领域中已知的弹簧材料且经由常规冲压和成形步骤而生产。板簧180包括环形中央构件184以提供用于板簧180的部分的结构基座。环形中央构件184限定以轴线Y-Y为中心的圆形开口 185。圆形开口 185的直径应足够大以允许抗氧化包壳120的圆整的端部123的纵向延伸的圆锥形末端124穿过且仍允许环形中央构件184牢固地搁置于抗氧化包壳120的圆整的端部123上，且板簧180的轴线Y-Y与灯100 的轴线X-X重合。从环形中央构件184延伸的是三组一体形成的定位构件。第一组下部弹簧构件 181a、181b、181c和181d绕轴线Y-Y对称地定位，如在图7中最佳地示出的那样。抓持构件182a、182b、182c和182d位于各下部弹簧构件181之间，且优选地位于各下部弹簧构件 181的中心，并且也从环形中央构件184延伸，如在图7中最佳地示出的那样。下部弹簧构件181和抓持构件182从环形中央构件184向下弯曲。形成从扁平中央构件184的弯曲角
6和下部弹簧构件181的曲率以确保与保护罩110的壁的良好接触，而形成抓持构件182的曲率以确保与抗氧化包壳120的外表面良好接触。第三组上部弹簧构件183a、183b、183c和183d相应地从抓持构件182a、182b、182c 和182d正上方的环形中央构件184延伸。每个上部弹簧构件183的连接点跨骑于每个抓持构件182的连接点上。所有上部弹簧构件183在与抓持构件182的相反方向上从环形中央构件184向上弯曲。形成从扁平中央构件184的弯曲角和上部弹簧构件183的曲率以在保护罩110正确地放置于基座140上时确保上部弹簧构件183由保护罩110的穹顶形端部 112压缩。通过将抓持构件182贴合地放置于抗氧化包壳120的圆整的顶部123上而附连板簧180。优选地，板簧180应放置成使得圆形开口以抗氧化包壳120的圆整的端部123的窄圆锥形末端124为中心且环形中央构件184的表面与抗氧化包壳120的圆整的端部123直接接触。保护罩110应放置于基座140上同时压缩板簧180的上部弹簧构件183和下部弹簧构件182。尽管此描述将板簧180描述为其下部弹簧构件181与抓持构件182交替且其上部弹簧构件183在简单抓持构件182正上方，但可使用其它配置，且取决于制造和材料参数， 其它配置可能更适合。举例而言，但并非详尽地，可存在更少抓持构件182或者可存在额外构件，包括本领域中已知但此处未示出的类型。类似地，可存在更少上部弹簧构件183或不同类型的弹簧构件，或者上部弹簧构件183可在不同点附连到扁平中央构件184，例如在下部弹簧构件181与抓持构件182之间。这些变型和其它类似变型包括于本发明的范围内。图8示出用于附连到抗氧化包壳120的圆整的端部123的弹性开口弹簧的第三实施例，弹性开口弹簧190优选地包括如本领域中已知的那样用来制作弹簧的线。开口弹簧 190包括经由中间一体式附连构件192接合到圆形抓持线圈193的盘绕弹簧构件191。抓持线圈193包括一匝或多匝的线，且其内径被设计成贴合地装配于抗氧化包壳120周围。盘绕弹簧构件191包括一个或多个线圈，一个或多个线圈以直径增加的方式布置，且最小线圈连接到中间附连构件192。盘绕弹簧构件191的最小线圈直径使得其将装配于抗氧化包壳120的圆整的端部123的窄圆锥形末端124周围且紧固地搁置于该圆整的端部123上。理想地，中间附连构件192将盘绕弹簧构件191的线圈中心定位于抓持线圈 193的线圈中心的正上方，且灯100的轴线X-X与开口弹簧190的轴线Z-Z重合。通过将抓持线圈193贴合地放置于抗氧化包壳120的圆整的顶部123上来附连开口弹簧190，且盘绕弹簧构件191的最小线圈以抗氧化包壳120的圆整的端部123的窄圆锥形末端124为中心且与圆整的端部123直接接触。保护罩110应放置于基座140上同时压缩盘绕弹簧构件191。尽管开口弹簧190的此描述包括盘绕弹簧构件191，其它布置也是可能的，诸如使用螺旋弹簧构件来代替或增强盘绕弹簧构件191。类似地，开口弹簧190的盘绕弹簧构件 191可用于替换或增强线框弹簧170的螺旋构件171。尽管此说明书描述了具有穹顶形端部和基座端的柱形灯，但其它形状也是可能的且常常使用，诸如球根状柱体和具有两个基座端的灯。类似地，灯可具有六边形或正方形截面，而不是所描述的圆形截面。实际上，可能需要使用在各种外部形状的保护罩内的各种包壳的不同形状。这些变型和任何其它类似变型包括于本发明中。
权利要求
1.一种高强度放电灯(100)，包括放电腔室(130)；抗氧化包壳(120)，其安置于所述放电腔室(130)周围且具有紧固到基座(140)的第一端；弹簧，其装配到所述抗氧化包壳(120)的第二端；以及保护罩(110)，其安置于所述抗氧化包壳周围，所述保护罩具有紧固到所述基座的第一端和压缩所述弹簧的第二端。
2.根据权利要求1所述的灯，其还包括套环(160)，其用于将所述保护罩(110)紧固到所述基座(140)。
3.根据权利要求2所述的灯，其中所述套环(160)包括经喷丸强化的紧固部。
4.根据权利要求2所述的灯，其中所述套环(160)包括压接紧固部。
5.根据权利要求1所述的灯，其中所述弹簧包括线框弹簧(170)。
6.根据权利要求1所述的灯，其中所述弹簧包括板簧(180)。
7.根据权利要求1所述的灯，其中所述弹簧包括开口弹簧(190)。
8.根据权利要求1所述的灯，其中所述弹簧与所述套环(160)合作以相对于所述抗氧化包壳(120)维持所述保护罩(110)的预定位置。
9.一种高强度放电灯(100)，包括放电腔室(130)，其具有与所述灯(100)的纵向轴线重合的所述放电腔室(130)的纵向轴线，抗氧化包壳(120)，其安置于所述放电腔室(130)周围，且所述抗氧化包壳(120)的纵向轴线与所述灯的纵向轴线重合且具有紧固到基座(140)的第一端；弹簧，其装配到所述抗氧化包壳(120)的第二端；以及保护罩(110)，其安置于所述抗氧化包壳周围，且所述保护罩(110)的纵向轴线与所述灯(100)的所述纵向轴线重合并具有紧固到所述基座的第一端和压缩所述弹簧的第二端。
10.根据权利要求9所述的灯，其还包括套环(160)，用于将所述保护罩(110)紧固到所述基座(140)。
11.根据权利要求10所述的灯，其中所述套环(160)包括经喷丸强化的紧固部。
12.根据权利要求10所述的灯，其中所述利用套环(160)的紧固包括压接紧固部。
13.根据权利要求9所述的灯，其中所述弹簧为线框弹簧(170)。
14.根据权利要求13所述的灯，其中所述弹簧(170)的纵向轴线以所述灯(100)的所述纵向轴线为中心。
15.根据权利要求9所述的灯，其中所述弹簧为板簧(180)。
16.根据权利要求15所述的灯，其中所述弹簧(180)的开口(185)以所述灯(100) 的所述纵向轴线为中心。
17.根据权利要求9所述的灯，其中所述弹簧为开口弹簧(190)。
18.根据权利要求17所述的灯，其中所述弹簧(190)的纵向轴线以所述灯(100)的所述纵向轴线为中心。
19.根据权利要求9所述的灯，其中所述弹簧与所述套环(160)合作以相对于所述抗氧化包壳(120)维持所述保护罩(110)的预定位置。
全文摘要
一种高强度放电(HID)灯(100)，其包括安置于抗氧化包壳(120)内且受保护罩(110)保护的放电腔室(130)。保护罩封闭抗氧化包壳且因此封闭放电腔室以防止在放电腔室破损的情况下发射碎片。保护罩由在包壳一端通过对抗套环(160)而张紧的压缩弹簧(170)而定位于抗氧化包壳的周围，套环(160)将包壳的另一端附连到灯基座。
文档编号H01J61/50GK102484035SQ201080039179
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年9月4日
发明者杜纳夫斯基 A., 伯纳德 K., J. 格尔滕 R. 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司