一种多螺旋灯丝的制作方法

专利名称：一种多螺旋灯丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及钨丝灯灯丝的结构，尤其涉及多螺旋灯丝的结构。
背景技术：
多螺旋灯丝是指绕有多道螺旋的灯丝。这类灯丝的绕制过程是这样的: 首先如图1所示，将直径为d的灯丝按一定的螺距d绕制在一条直径为d， 的芯线上，形成螺旋直径为D，的一道螺旋；接着如图1所示将一道螺旋按一 定的螺距C2绕制在直径为d2的二道芯线上，形成螺旋直径为D2的二道螺旋， 至此就绕制成双螺旋灯丝；如果在图1的基础上再继续绕制，如图2所示 将二道螺旋按一定的螺距绕制在直径为d3的三道芯线上，则可形成螺旋直 径为D3的三道螺旋，此时的灯丝就是三道螺旋灯丝。依此类推，可以继续 绕制成更多道的灯丝。
由于灯丝的二道螺旋比一道螺旋更柔软，二道螺旋在高温工况下容易 因重力作用而下垂变形，所以在现有技术中，为了避免因二道螺旋变形导 致灯丝局部靠近而产生局部热点，都有意使得灯丝的二道螺距系数Ks2大于 或等于一道螺距系数Ks，(一道螺距系数KsF—道螺距C，/灯丝直径，二道螺 距系数KsF二道螺距G2/—道螺旋直径D,)。然而，随着近年来对灯丝能效要 求的提高，出于尽可能将灯丝热能聚集以转换为光能的理念，灯丝的一道 螺距C, 、 二道螺距C2以及一道芯线直径d, 、 二道芯线直径d2都被设计得 越来越小，灯丝的芯线系数也就随之越来越小(一道芯线系数K^一道芯线 直径d,/灯丝直径d， 二道芯线系数KdF—道螺旋直径D，/二道芯线直径d2, 依此类推)。在这种情况下，现有技术仍然习惯性地采用二道螺距系数KS2 大于或等于一道螺距系数Ks，的传统结构，结果导致以下问题l.不仅难以继续提高灯丝发光效率，反而会造成发光效率损失。因为如图3所示，二 道螺旋的弯曲导致一道螺旋的螺距发生变化， 一道螺旋的螺距在内圈处存 在最小螺距Ci min 。在出于对高能效的要求而将灯丝的一道螺距系数KS1 、 二道螺距系数Ks2、 一道芯线系数Kw、 二道芯线系数Kd2设计得越来越小的 情况下， 一道螺旋的最小螺距d ^也必然越来越小，如果继续沿用二道螺 距系数KS2大于或等于一道螺距系数Ks，的传统结构， 一道螺旋的最小螺距 C, ^就会变得太小以至于灯丝内圈发光被严重遮挡，由此抵消了减小螺距 系数以提高热能聚集带来的好处，造成发光效率不升反降；2. —道螺旋的 最小螺距C， ^变得太小，还会造成灯丝局部热聚集而形成热点，热点温度 远高于灯丝平均温度，致使该热点部位的灯丝蒸发速度远大于其它部位， 从而造成热点部位的灯丝逐渐蒸发变细而加剧发热蒸发的恶性循环，最终 导致灯丝的使用寿命大大縮短；3.为了克服前述第1点指出的问题，以求 在减小一道螺旋的螺距系数的同时仍能继续提高发光效率，现有技术采取 减小灯丝直径d的措施，结果导致灯丝的寿命更短，显然这种以损失灯丝 寿命来换取高能效的技术方案是得不偿失的，这也是目前高能效灯丝的寿 命普遍较短的原因之一。

发明内容
本发明的目的是提供一种能进一步提高发光效率并且延长使用寿命的 多螺旋灯丝。
本发明是这样实现的 一种多螺旋灯丝，至少具有两道螺旋结构，特 别地，灯丝的二道螺距系数小于一道螺距系数，而且一道螺旋在内圈处的 最小螺距与灯丝直径之比不小于1.18，亦即一道螺旋在内圈处的最小螺距 系数》1.1S。
具有上述结构特点的高能效灯丝，由于其一道螺旋在内圈处的最小螺
4距系数》1.18，因此即使一道螺距系数Ks,、 二道螺距系数Ks2、 一道芯线系 数Kd, 、 二道芯线系数Kd2都设计得比低能效灯丝小，也能避免一道螺旋的内 圈发光被严重遮挡的情况，并能有效减小灯丝局部热聚集而形成热点。再 者，由于二道螺距系数小于一道螺距系数，所以仍能获得热能聚集带来的 益处。因此本发明不但提高了灯丝发光效率，而且延长了使用寿命。
需要补充说明的是，对于高能效灯丝而言，由于其一道芯线直径、二 道芯线直径都会设计得较小，因此二道螺旋不再象低能效灯丝那样柔软， 在高温工况下仍具有较高的强度，因此即使灯丝的二道螺距系数小于一道 螺距系数，二道螺旋在高位工况下也不会因重力作用而下垂变形。退一步 而言，即使二道螺旋的强度不够，还可以通过增加支撑点等技术措施来解 决二道螺旋变形的问题。
本发明的优点是使得灯丝的结构更能满足高能效的要求，并能获得较 长的使用寿命。在目前全世界都在关注节能问题的背景下，本发明的优点 尤为突出。


图1是双螺旋灯丝的外形结构示意图； 图2是三螺旋灯丝的横断面结构示意图； 图3是双螺旋灯丝的横断面结构示意图。
具体实施例方式
为了清楚说明本发明的结构特点，首先对本发明所述的某道螺旋的"螺 旋直径"、某道螺旋的"螺距"，以及某道螺旋"在内圈处的最小螺距"的 含义作如下说明
本发明所述的某道螺旋的"螺旋直径"，是指该道螺旋最外围的直径。例如一道螺旋的螺旋直径就等于灯丝直径的两倍加上一道芯线直径之和， 二道螺旋的螺旋直径就等于一道螺旋的螺旋直径的两倍加上二道芯线直径 之和，三道螺旋的螺旋直径就等于二道螺旋的螺旋直径的两倍加上三道芯 线直径之和，依此类推。
本发明所述的某道螺旋的"螺距"，是指将该道螺旋的上道螺旋看成是 一条虚拟灯丝，虚拟灯丝的直径就等于上道螺旋的螺旋直径，虚拟灯丝在 该道螺旋的芯线上缠绕一周后在芯线轴向上变化的距离就是该道螺旋的螺 距；对于一道螺旋而言由于不存在上道螺旋，所以一道螺旋的螺距就是指 实际的灯丝在一道芯线上缠绕一周后在芯线轴向上变化的距离；所有螺旋 的螺距都是指在绕制下道螺旋之前，该道螺旋的中心线尚处于直线状态下 的螺距。
本发明所述的某道螺旋"在内圈处的最小螺距"，是指该道螺旋的中心 线因绕制下道螺旋而发生弯曲后，该道螺旋在内圈螺距最密集部位的螺距。
下面以图3为例说明本发明的结构特点。图3是双螺旋灯丝的横断面 结构示意图，这种双螺旋灯丝具有两道螺旋结构。本发明的特点在于灯丝 的二道螺距系数Ks2小于一道螺距系数Ks，，也就是说二道螺距C2与一道螺旋 直径D,的比值，小于一道螺距C2与灯丝直径d的比值，而且一道螺旋在内 圈处的最小螺距与灯丝直径之比不小于1.18，亦即一道螺旋在内圈处的最 小螺距系数》1. 18。
如果高能效灯丝具有上述结构特点，那么即使灯丝的一道螺距系数Ks，、 二道螺距系数KS2、 一道芯线系数Kd1 、 二道芯线系数K^都设计得比低能效 灯丝小，也能够避免一道螺旋的内圈发光被严重遮挡，并能有效减小灯丝 局部热聚集而形成热点，从而提高了发光效率、延长了使用寿命。
虽然一道螺旋在内圈处的最小螺距系数》1. 18，可以避免一道螺旋的 内圈发光被严重遮挡，但是该值也不是越大越好，否则会影响一道螺旋的热能聚集。作为最佳平衡点，本发明认为一道螺旋在内圈处的最小螺距与
灯丝直径之比最好不小于1.2，而且不大于1.4，亦即1.2《一道螺旋在内 圈处的最小螺距系数《1. 4。这样不但可以避免一道螺旋的内圈发光被严重 遮挡，而且可以尽可能地让一道螺旋的热能聚集，从而取得更高的光效。
对于三螺旋灯丝以及具有更多螺旋的灯丝，至少应使得其一道螺旋和 二道螺旋满足上述结构特点。但是作为本发明的最佳实施方案，应该进一 步地具有以下结构特点-
以一道螺旋之外的任一螺旋作为本道螺旋，本道螺旋满足以下关系 本道螺距系数小于上道螺距系数，而且本道螺旋在内圈处的最小螺距与上 道螺旋直径之比不小于1.18,亦即本道螺旋在内圈处的最小螺距系数》 1.18。所述的"本道螺旋"是指除了一道螺旋以外的所要研究的某一道螺 旋，所述的"上道"是指在绕制本道螺旋之前刚刚绕制完成的上一道螺旋。 举例而言，对于图2'所示的三道螺旋灯丝，如果以二道螺旋作为本道螺旋， 则本道螺距系数就是指二道螺距系数KS2，上道螺距系数就是指一道螺距系 数Ks，，上道螺旋直径就是指一道螺旋直径D,;如果以三道螺旋作为本道螺 旋，则本道螺距系数就是指三道螺距系数KS3，也就是指三道螺距与二道螺 旋直径D2的比值，上道螺距系数就是指二道螺距系数KS2，上道螺旋直径就 是指二道螺旋直径D2。对于具有更多道螺旋结构的灯丝依此类推。
采用上述的最佳实施方案后，可以避免各道螺旋的内圈发光被严重遮 挡，并能防止各道螺旋发生局部热聚集，从而更进一步地提高灯丝发光效 率，也更进一步地延长使用寿命。
再进一步改进，还应使得上述的本道螺旋在内圈处的最小螺距与上道 螺旋直径之比不小于1. 2而且不大于1. 4，亦即1. 2《本道螺旋在内圈处的 最小螺距系数《1.4。这样不但可以避免每一道螺旋的内圈发光被严重遮 挡，而且可以尽可能地让每一道螺旋的热能聚集，从而取得最佳光效。
权利要求
1、一种多螺旋灯丝，至少具有两道螺旋结构，其特征在于灯丝的二道螺距系数小于一道螺距系数，而且一道螺旋在内圈处的最小螺距与灯丝直径之比不小于1.18，亦即一道螺旋在内圈处的最小螺距系数≥1.18。
2、 如权利要求1所述的多螺旋灯丝，其特征是1.2《一道螺旋在内 圈处的最小螺距系数《1.4。
3、 如权利要求1所述的多螺旋灯丝，其特征是以一道螺旋之外的任 一螺旋作为本道螺旋，本道螺旋满足以下关系本道螺距系数小于上道螺 距系数，而且本道螺旋在内圈处的最小螺距与上道螺旋直径之比不小于1.18，亦即本道螺旋在内圈处的最小螺距系数》L 18。
4、 如权利要求3所述的多螺旋灯丝，其特征是1.2《本道螺旋在内 圈处的最小螺距系数《1.4。
全文摘要
一种多螺旋灯丝，其主要特点在于灯丝的二道螺距系数小于一道螺距系数，而且一道螺旋在内圈处的最小螺距与灯丝直径之比不小于1.18。具有上述结构特点的灯丝，即使一道螺距系数K_S1、二道螺距系数K_S2、一道芯线系数K_d1、二道芯线系数K_d2都设计得较小，也能避免一道螺旋的内圈发光被严重遮挡的情况，并能有效减小灯丝局部热聚集而形成热点，同时还能获得热能聚集带来的益处。本发明的优点是使得灯丝的结构更能满足高能效的要求，并能获得较长的使用寿命。在目前全世界都在关注节能问题的背景下，本发明的优点尤为突出。
文档编号H01K1/14GK101630628SQ200910042140
公开日2010年1月20日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者杨范文 申请人:杨范文