正交插接超薄螺口燈頭的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連接器，是一種符合國家標(biāo)準(zhǔn)的螺口燈頭。省去了傳統(tǒng)螺口燈頭上面的金屬螺紋外皮，特別適用于新一代全貼片器件超薄型LED燈泡。專利任務(wù)是對傳統(tǒng)螺口燈頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，極大的降低LED燈泡的產(chǎn)品厚度，節(jié)約金屬材料，降低生產(chǎn)成本，并使其能穩(wěn)定的固定在傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)螺口燈座內(nèi)并與之進(jìn)行可靠的電氣連接。
【技術(shù)背景】
[0002]大部分燈泡設(shè)有燈頭。燈頭(Lamp cap)的主要作用是將燈泡固定在燈座(Lampholder)內(nèi)并與之進(jìn)行電氣連接。更換燈泡時(shí)燈頭可以與燈座輕松地連接或分離。我國曾經(jīng)使用過一種B22卡口燈頭，由于精度要求高成本高，與國際標(biāo)準(zhǔn)不兼容等原因未能流行至今，已瀕臨淘汰。目前市場上絕大多數(shù)普通照明燈泡采用螺口燈頭(又名螺旋式燈頭)近年來已逐漸成為使用最為廣泛的燈頭形式。
[0003]螺口燈頭就是采用螺紋的方式將燈泡旋入燈座內(nèi)實(shí)現(xiàn)固定和電氣連接的燈泡接頭。燈頭在旋入時(shí)與燈座內(nèi)具有相同凹凸外形和螺距的銅制圓筒螺紋內(nèi)壁相互嚙合，完成燈泡的固定。燈頭螺紋外壁為一電極與燈座內(nèi)壁銅制圓筒接觸電連接，燈頭底部中心位置有另一電極，旋入時(shí)與燈座底部的彈性金屬片接觸電連接，二電極間有玻璃支柱彼此絕緣。燈頭的螺紋外皮采用黃銅，鐵鍍鎳，鋁鍍鎳，等導(dǎo)電金屬薄片制成，加工方法為滾壓成形，制燈過程中焊接引線，最后用膠水將金屬燈頭與燈泡壁的玻璃進(jìn)行粘接完成燈泡的制造。
[0004]幾乎所有的白熾燈泡都采用螺口燈頭，常見的規(guī)格有E27燈頭、E14燈頭和E40燈頭。字母E表示采用愛迪生螺紋標(biāo)準(zhǔn)，E后面的數(shù)字表示燈座螺紋外徑的近似值，螺旋式燈頭的螺距和詳細(xì)外形尺寸等標(biāo)準(zhǔn)早在1969年由國際電工委員會(huì)IEC頒布，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)IEC60061-1:1969，世界上絕大多數(shù)國家均沿用國際標(biāo)準(zhǔn)或建立與之兼容的國家標(biāo)準(zhǔn)，如我國最早的GB 1406-1989和之后的GB 1406-2001標(biāo)準(zhǔn)，至目前的GBT 1406.1-2008中規(guī)定的螺口式燈頭的型式和尺寸高度相容于國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60061-1:1969o由于各國標(biāo)準(zhǔn)均盡量遵守IEC標(biāo)準(zhǔn)，國產(chǎn)燈泡能夠直接兼容國外生產(chǎn)的燈座，因此符合國家標(biāo)準(zhǔn)的螺口燈頭具有相當(dāng)程度的國際通用性。
[0005]螺口燈頭的結(jié)構(gòu)和外形在一個(gè)世紀(jì)以前被托馬斯愛迪生發(fā)明之后一直沿用至今，沒有改變。螺口燈頭在最近幾年進(jìn)行過的技術(shù)改進(jìn)都是從材料及工藝上開展的，燈頭結(jié)構(gòu)并無變化。早期使用的鐵鎳燈頭由于易生銹改為黃銅燈頭，銅成本高又改為鋁燈頭。由于焊接引線的焊錫中含鉛，迫于R0HS認(rèn)證壓力，無鉛產(chǎn)品改為免焊式塑料燈頭。塑料燈頭用壓緊器將導(dǎo)線壓在金屬螺紋殼和塑料內(nèi)壁之間省去焊錫焊線，中心電極絕緣體由玻璃改為塑料，利用塑料彈性將導(dǎo)線和電極帽壓在一起形成電氣連接。由于塑料的耐熱性不好，高溫會(huì)變形，免焊燈頭只適用于發(fā)熱量較低的LED燈泡和節(jié)能燈，功率較大的白熾燈、金鹵燈及高壓汞燈均不能用免焊燈頭。
[0006]近年來LED燈泡以其優(yōu)異的性能正在逐漸成為光源市場主流。LED發(fā)光效率高且不含汞，節(jié)能環(huán)保。在恒流驅(qū)動(dòng)且散熱良好的使用環(huán)境下壽命超長，預(yù)計(jì)能達(dá)到5萬小時(shí)以上，完全超越以往任何一種光源產(chǎn)品，且LED驅(qū)動(dòng)電壓低使用安全，沒有啟動(dòng)過程容易調(diào)光，是目前最具發(fā)展前景的第三代光源。
[0007]但LED燈泡的理論壽命在實(shí)際使用中很少能達(dá)到。壽命后期容易出現(xiàn)頻繁閃爍，時(shí)亮?xí)r滅時(shí)，光衰甚至不亮等故障，這并不全是LED本身損壞，而是恒流驅(qū)動(dòng)電路故障。恒流電路為LED提供恒定的直流電流，但220V交流電源存在過零點(diǎn)的狀態(tài)，此時(shí)必須依靠濾波電容提供穩(wěn)定供電，目前普遍使用電解電容，壽命約8000小時(shí)，高溫時(shí)壽命縮短，遠(yuǎn)低于LED元件的壽命，固態(tài)電解電容耐壓不高無法使用。目前最佳的解決方案是采用不需要電解電容的新型驅(qū)動(dòng)1C芯片，其特點(diǎn)是省去了高壓電容后電路仍可正常工作而不會(huì)出現(xiàn)明顯的周期性閃爍。無電解電容驅(qū)動(dòng)是將完全依賴電容儲(chǔ)能改為部分靠電感續(xù)流儲(chǔ)能。電感的壽命幾乎是無限的，這種驅(qū)動(dòng)方案的工作壽命更接近LED器件的設(shè)計(jì)壽命。并且提高了輸入功率因數(shù)，可適用于可控硅調(diào)光，是下一代LED燈泡的發(fā)展方向。由于驅(qū)動(dòng)電路中全部采用半導(dǎo)體器件和陶瓷貼片電容，這種方案又稱為一體化無電容貼片式LED燈泡。
[0008]—體化LED燈泡全部采用貼片封裝器件將驅(qū)動(dòng)IC、M0S管、貼片電感、整流橋、LED、阻容元件等全部元器件焊接在同一塊電路板上，不再分為“驅(qū)動(dòng)電路”和“LED組件”等部分，所有元件焊接其上，通常用鋁基電路板實(shí)現(xiàn)高效散熱，一塊電路板完成電源轉(zhuǎn)換和發(fā)光等全部功能。新型一體化產(chǎn)品在尺寸上實(shí)現(xiàn)了突破，由于沒有了電解電容，最大的表貼元件厚度只有幾毫米，算上電路板和外殼這種LED燈的整體厚度也僅為數(shù)毫米，但由于傳統(tǒng)螺口燈頭的外形尺寸限制，產(chǎn)品的最小厚度必須符合GBT 1406.1-2008標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的約27毫米(以E27為例)使其成為制造超薄LED燈泡的一個(gè)技術(shù)瓶頸。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0009]本發(fā)明的任務(wù)就是改進(jìn)傳統(tǒng)螺口燈頭，以創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)極大地降低燈頭的厚度，省去金屬螺紋殼，節(jié)約金屬資源，降低生產(chǎn)成本，以期實(shí)現(xiàn)燈頭超薄化，使像紙一樣薄的下一代超薄LED燈泡能夠穩(wěn)妥的安裝在使用廣泛的螺口燈座內(nèi)并進(jìn)行可靠的電氣連接。
[0010]本發(fā)明燈頭由支撐片和燈頭本體兩個(gè)片狀部件組成，二者可相互分離。一般情況下燈頭本體即扁平片狀一體化燈泡，絕緣材料制造的外殼中旋入燈座的部分的外表面有導(dǎo)電涂層電極通過隱藏在外殼縫隙中的導(dǎo)線與內(nèi)部電路板連接，其上焊有貼片元器件組成的驅(qū)動(dòng)電路和LED實(shí)現(xiàn)燈泡的發(fā)光功能。一般情況下支撐片上沒有電極，只起到分解所受應(yīng)力支持和固定燈頭本體的作用。在要求安全用電防觸電的場合(如家用臺(tái)燈燈泡)建議加入第三個(gè)部件:絕緣護(hù)片，起到堵住燈頭旋入燈座后留下的空隙，防止手指伸入燈座接觸內(nèi)部電極發(fā)生觸電的情況。在本發(fā)明中:燈頭本體和支撐片，二者是必須有的部件，絕緣護(hù)片并非本燈頭所必須，在難以觸及的環(huán)境下(如路燈燈泡)或者對觸電安全防護(hù)要求不高的場合(如36v以下的燈泡)絕緣護(hù)片可以省略。
[0011]支撐片和燈頭本體可使用不同的絕緣材料分開制造。如小功率的LED燈泡工作溫度不高，支撐片可采用低成本的硬質(zhì)塑料注塑制造，燈頭本體采用耐高溫且強(qiáng)度更高的陶瓷作外殼，以便承受機(jī)械應(yīng)力。置于包裝盒內(nèi)的支撐片和燈頭本體可平行放置占用空間極小，便于倉儲(chǔ)運(yùn)輸，節(jié)約貨架空間。成品燈只有在安裝使用前才需將支撐片與燈頭本體以接近垂直的角度相互插接在一起，并將二者固定后形成所述燈頭。插接后形成的十字交叉組合體旋入燈座的部分的外側(cè)表面呈波浪狀凹凸起伏樣。支撐片和燈頭本體上各有2個(gè)這樣的表面與燈座內(nèi)壁相接觸，這4個(gè)波浪狀接觸表面的凹陷與凸起的出現(xiàn)位置彼此各不相同，每個(gè)相鄰的接觸面上的凹凸出現(xiàn)位置的啟始角度彼此相差90度，即四分之一個(gè)螺旋。根據(jù)國標(biāo)GBT 1406.1-2008的規(guī)定，E27型燈頭的螺距為3.629毫米，以此為基礎(chǔ)計(jì)算，采用本發(fā)明的E27燈頭在每個(gè)相鄰的接觸片上凹凸牙齒的出現(xiàn)位置彼此相差0.90725毫米，在支撐片或者燈頭本體與燈座內(nèi)壁接觸的2個(gè)外表面上，凹陷與凸起相差180度，出現(xiàn)位置相差1.8145毫米(以E27為例)這樣的設(shè)計(jì)使得每經(jīng)過一圈即4個(gè)接觸片后凹陷與凸起又在同一接觸表面重合，形成一條完整的螺旋線，螺旋線的外形尺寸符合E14、E27、E40等型號(hào)螺口燈頭的國家標(biāo)準(zhǔn)并與燈座內(nèi)金屬螺紋套筒壁的螺紋外形高度相容，使所述燈頭可嚙合旋入對應(yīng)燈座并與之形成穩(wěn)固的物理連接緊密固定燈泡。燈頭本體的螺紋接觸面表面和燈頭本體底部軸心位置外表面均設(shè)有接觸電極分別與燈座內(nèi)壁和底部彈性金屬片接觸實(shí)現(xiàn)燈泡與燈座的電氣連接，和傳統(tǒng)燈頭一樣，二電極之間彼此電氣絕緣。
[0012]支撐片與燈頭本體相互垂直插接在一起，形成剛性的牢固的不易分離的組合體。支撐片起到分解應(yīng)力保持燈頭本體不發(fā)生傾斜和增強(qiáng)旋入后的組合體與燈座壁的連接強(qiáng)度的作用，十字交叉的支撐片和燈頭本體能將燈泡在各個(gè)方向上受到的應(yīng)力進(jìn)行正交分解，然后傳遞給燈座內(nèi)的金屬螺紋內(nèi)壁，使本超薄燈頭固定燈泡的機(jī)械性能不遜于傳統(tǒng)實(shí)心燈頭。與實(shí)心燈頭一樣，旋緊后燈頭本體底部凸出位置的電極會(huì)壓緊燈座底部中心的彈性金屬觸片，同時(shí)螺紋接觸面電極與燈座內(nèi)的金屬螺紋內(nèi)壁緊密接觸實(shí)現(xiàn)良好的電氣連接。
【【附圖說明】】
[0013]圖1是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一實(shí)施例的組合體的爆炸圖
[0014]圖2是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一實(shí)施例的燈頭本體的鳥瞰圖
[0015]圖3是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一實(shí)施例的燈頭本體的立體側(cè)視圖
[0016]圖4是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一實(shí)施例中支撐片的鳥瞰圖
[0017]圖5是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一實(shí)施例中支撐片的立體側(cè)視圖
[0018]圖6是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一第二實(shí)施例的絕緣護(hù)片的立體側(cè)視圖
[0019]圖7是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一實(shí)施例的組合體的水平側(cè)視圖
[0020]圖8是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一實(shí)施例的組合體的立體側(cè)視圖
[0021]圖9是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第一實(shí)施例的組合體帶絕緣護(hù)片的立體側(cè)視圖
[0022]圖10是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第二實(shí)施例的組合體的爆炸圖
[0023]圖11是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第二實(shí)施例的燈頭本體的立體側(cè)視圖
[0024]圖12是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第二實(shí)施例的支撐片的立體側(cè)視圖
[0025]圖13是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第二實(shí)施例的支撐片的鳥瞰圖
[0026]圖14是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第二實(shí)施例的支撐片的底視圖
[0027]圖15是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第二實(shí)施例的支撐片的后視圖
[0028]圖16是本發(fā)明正交插接超薄螺口燈頭第二實(shí)施例的組合體完成組合后的立體側(cè)視圖
[0029]圖