CN100472697C - 一种长寿命荧光灯管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种长寿命荧光灯管的制造方法，按以下步骤进行：首先在玻璃内管外表面制作电极图形，其次在电极图形表面涂敷介质层和保护层，在玻璃管的内壁涂敷荧光粉层，最后将玻璃内管和玻璃管套装一起，在其间隙内抽真空并充入工作气体后封离。本发明通过在灯管内电极表面涂敷介质层和保护层，使电极不与灯管内的气体直接接触，起到保护电极的作用，从而延长电极的工作寿命，同时填充的气体中可不含汞或汞蒸汽，对环境无污染，利于环保。
Description
技术领域
本发明属于气体放电技术领域，涉及一种荧光灯管的制造方法，特别涉及一种长寿命荧光灯管的制造方法。
背景技术
现在常用的荧光灯管工作时是使灯丝导电加热，阴极发射出电子与灯管内充装的惰性气体碰撞而电离，汞被气化为汞蒸汽，在电子撞击和两端电场作用下，汞离子大量电离，正负离子运动形成气体放电，即弧光放电，同时释放出能量并产生紫外线，玻璃管内壁上的荧光粉吸收紫外线的能量后，被激发而放出可见光，其具有光效高、光色白等优点，但是灯管内充入的汞，对环境存在很大的污染。在灯管工作的过程中，电极直接曝露在工作气体中，阴极会受到强烈的离子轰击，使灯管中对电子发射起关键作用的物质因离子溅射而损失，最终使灯管不能正常工作。灯管内填充的汞或汞蒸汽也会因为与灯管壁或灯管内的杂质气体反应而损失，使灯管的效率下降直到不能工作，导致现有技术荧光灯管的使用寿命只有几千小时到一万小时左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种长寿命荧光灯管的制造方法，该方法解决了现有荧光灯管使用寿命短的缺陷。
本发明所采用的技术方案是，一种长寿命荧光灯管的制造方法，按以下步骤进行：
第1步，制作电极
将玻璃内管的外表面清洗干净，在其外表面制作电极图形；
第2步，制作介质层
在玻璃内管的电极图形外表面涂敷厚度为8μm～15μm的介质层；
第3步，制作保护层
在上述介质层的外表涂敷厚度为800nm～10000nm的MgO薄膜；
第4步，涂敷荧光粉层
将玻璃管的内壁清洗干净，然后将荧光粉浆料倒入，再倒出，使玻璃管的内壁上涂敷一层荧光粉层，对荧光粉层进行烧结处理；
第5步，封装
将做好电极图形、介质层、保护层的玻璃内管和涂敷了荧光粉层的玻璃管套在一起，玻璃内管和玻璃管之间留有间隙，电极通过电极引出端引出到玻璃管外，将玻璃内管和玻璃管封接到一起，将两个玻璃管之间的间隙内的空气抽除，使真空度达10-3Pa以上，然后充入工作气体后封离。
本发明的特点还在于：
制作电极图形是采用化学沉积方法在玻璃内管外表面沉积一层金属层，再用光刻的方法刻蚀出电极图形；或用丝网印刷方法直接将电极的图形印刷到玻璃内管的外表面，再烧结。
介质层的材料选择为玻璃。
涂敷介质层是采用浸镀或丝网印刷方法制成。
涂敷保护层是采用涂敷MgO的溶胶凝胶溶液后，再经烧结的方法制成。
工作气体为H2、N2、He、Ne、Xe、Kr、Ar中的一种或几种的混合气体。
本发明通过在灯管内电极表面涂敷介质层和保护层，使电极不与灯管内的气体直接接触，起到保护电极的作用，从而延长电极的工作寿命。同时填充的气体中可不含汞或汞蒸汽，对环境无污染，利于环保。
附图说明
图1是现有技术荧光灯管的结构示意图；
图2是现有技术荧光灯管的工作原理图；
图3是本发明荧光灯管的结构剖面图；
图4本发明荧光灯管的结构示意图；
图5是图4的横截面示意图；
图6是本发明荧光灯管的驱动电路图；
图7是本发明荧光灯管的驱动波形示意图。
图中，1玻璃管，2灯夹，3灯丝，4灯脚，5荧光粉层，6镇流器，7起辉器，8零线，9火线，10电极引出端，11电极基底，12放电间隙，13电极，14玻璃内管，15介质层，16保护层，17间隙，18电极引出端，19电极引出端，20电极引出端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1显示的是现有荧光灯管的结构示意图。包括玻璃管1、玻璃管1两端的灯夹2、灯脚4及玻璃管1内的灯丝3，在玻璃管1的内表面涂敷有荧光粉层5。
如图2所示，现有荧光灯管的工作原理：启动时，首先起辉器7闭合，电流经起辉器7，通过灯管两端的热丝3，热丝3发热使灯管内的汞蒸发成气体状，接着起辉器7断开，在断开的瞬间，镇流器6的两端由于电感的作用，形成瞬时高压，使灯管内的气体电离，产生紫外线，激发灯管壁的荧光粉层5发光，这时镇流器6的作用变成了限制电流，使经过灯管内导电气体的电流不致太大，保持稳定，防止灯管因为电流过大而烧毁。
本发明的荧光灯管的结构如图3、图4所示，玻璃管1内套装玻璃内管14，玻璃管1内表面涂敷荧光粉层5，电极13制作在玻璃内管14的外表面，并通过电极引出端10、18、19、20引出玻璃管1外，电极13之间间隔放电间隙12，玻璃管1和玻璃内管14之间留有间隙17，玻璃内管14的电极13层外还涂敷有介质层15和保护层16，如图5所示。
本发明的一种长寿命荧光灯管的制造方法，按以下步骤进行：
第1步，制作电极13
将玻璃内管14的外表面清洗干净后，用化学沉积方法在其外表面沉积一层导电性能良好的金属层，如铜、银等，再用光刻的方法刻蚀出电极13图形，或者用丝网印刷方法直接将电极13的图形印刷到玻璃内管14的外表面，再烧结；
第2步，制作介质层15
应用浸镀或丝网印刷方法在制作好的玻璃内管14的电极外表面涂敷厚度为8μm～15μm的介质层15，通常使用低熔点的玻璃制作；
第3步，制作保护层16
在上述介质层15的外表涂敷MgO薄膜，厚度为80nm～1000nm，可采用涂敷MgO的溶胶凝胶溶液后，再烧结的方法，也可采用其它的镀膜方法如电子束蒸发或等离子喷涂等；所涂敷的MgO薄膜，具有结构致密、耐离子轰击性能好，二次电子发射效率高等特点；
第4步，涂敷荧光粉层5
将玻璃管1的内壁清洗干净，然后将荧光粉浆料倒入，再倒出，这样玻璃管1的内壁上就涂敷了一层荧光粉层5，将荧光粉层5烧结处理，可除去其中的有机物成分；
第5步，封装
将做好的电极13、介质层15、保护层16的玻璃内管14和涂敷了荧光粉层5的玻璃管1套在一起，玻璃内管14和玻璃管1之间留有100μm以上至数个毫米的间隙17，电极13通过电极引出端10、18、19、20引出到玻璃管1外，将玻璃内管14和玻璃管1封接到一起，将两个玻璃管之间的间隙17内的空气抽除，使真空度达10-3Pa以上，然后充入工作气体后封离，工作气体为H2、N2、He、Ne、Xe、Kr、Ar中的一种或一种以上的混合气体。
实施例1
第1步，将玻璃内管14的外表面清洗干净后，用化学沉积法在其外表面沉积一层导电性能良好的铜，再用光刻的方法刻蚀出电极13图形；第2步，在电极13图形外表面用浸镀法涂敷厚度为10μm的低熔点玻璃介质层15；第3步，采用涂敷MgO的溶胶凝胶溶液后，再烧结的方法在介质层15的外表涂敷厚度为5000nm的MgO薄膜；第4步，将玻璃管1的内壁清洗干净，然后将荧光粉浆料倒入，再倒出，这样玻璃管1的内壁上就涂敷了一层荧光粉层5，将荧光粉层5烧结处理，可除去其中的有机物成分；第5步，将做好了电极13、介质层15、保护层16的玻璃内管14和涂敷了荧光粉层5的玻璃管1套在一起，玻璃内管14和玻璃管1之间留有100μm以上至数个毫米的间隙17，电极13通过电极引出端10、18、19、20引出到玻璃管1外，将玻璃内管14和玻璃管1封接到一起，将两个玻璃管之间的间隙17内的空气抽除，使真空度达10-3Pa以上，然后充入He气后封离。
实施例2
第1步，用丝网印刷方法直接将电极13的图形印刷到玻璃内管14的外表面，再烧结；第2步，用丝网印刷方法在制作好的玻璃内管14的电极13外表面涂敷厚度为8μm的低熔点玻璃介质层15；第3步，在上述介质层15的外表镀膜一层厚度为10000nm的MgO薄膜；第4步，将玻璃管1的内壁清洗干净，然后将荧光粉浆料倒入，再倒出，这样玻璃管1的内壁上就涂敷了一层荧光粉层5，将荧光粉层5烧结处理；第5步，将做好了电极13、介质层15、保护层16的玻璃内管14和涂敷了荧光粉层5的玻璃管1套在一起，玻璃内管14和玻璃管1之间留有100μm以上至数个毫米的间隙17，电极13通过电极引出端10、18、19、20引出到玻璃管1外，将玻璃内管14和玻璃管1封接到一起，将两个玻璃管之间的间隙17内的空气抽除，使真空度达10-3Pa以上，然后充入Ne、Xe各占90％和10％(体积比)的二元混合气体，充气压为13300Pa，充气后封离。
实施例3
第1步，用化学沉积方法在其外表面沉积一层银，再用光刻的方法刻蚀出电极13图形；第2步，用丝网印刷方法在制作好的玻璃内管14的电极外表面涂敷厚度为15μm的低熔点玻璃介质层15；第3步，采用涂敷MgO的溶胶凝胶溶液后，再烧结的方法在上述介质层15的外表涂敷厚度为800nm的MgO薄膜；第4步，将玻璃管1的内壁清洗干净，然后将荧光粉浆料倒入，再倒出，这样玻璃管1的内壁上就涂敷了一层荧光粉层5，将荧光粉层5烧结处理；第5步，将做好了电极13、介质层15、保护层16的玻璃内管14和涂敷了荧光粉层5的玻璃管1套在一起，玻璃内管14和玻璃管1之间留有间隙17，电极13通过电极引出端10、18、19、20引出到玻璃管1外，将玻璃内管14和玻璃管1封接到一起，将两个玻璃管之间的间隙17内的空气抽除，使真空度达10-3Pa以上，然后充入He/Ne/Xe各占10％、80％、10％(体积比)的三元气体，充气压力为13300Pa，充气后封离。
本发明的荧光灯管可以由图6所示的电路驱动，灯管启动时，先在电极引出端10、18上加上电压，电压值为数百伏特，灯内气体在电场作用下电离，产生辉光放电，放电过程中产生VUV(真空紫外线)激发荧光粉发出可见光。电极引出端10、18之间发生放电后，开关s1断开，s2接合，放电从电极引出端10、18之间过渡到电极引出端19、20之间，接着s2断开，s3接合，放电过渡到电极引出端10和电极引出端20间，之后放电在电极引出端10和电极引出端20间维持，荧光灯管正常工作。
其驱动波形如图7所示，电极13上施加如图示的交流脉冲，电极引出端18、19、20上施加与电极13上相反的交流脉冲，灯管内气体在电极13和电极18、19、20间的交流脉冲的作用下，产生电离，发出紫外光，激发灯管壁的荧光粉5发出可见光。通过外部电路对驱动脉冲的占空比或驱动脉冲的频率进行调节，可以对灯管的亮度方便地进行调节。
采用这种驱动方式，由于启动时灯管内电荷少，电极引出端10、18间间隙小，容易放电，易于启支，而正常工作时，放电主要发生在电极引出端10和电极引出端10之间，这两个电极之间的间距大，放电距离长，从而放电区的与正柱区长，VUV的产率高，灯管的光效高。
Claims (6)
1.一种长寿命荧光灯管的制造方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
第1步，制作电极
将玻璃内管的外表面清洗干净，在其外表面制作电极图形；
第2步，制作介质层
在玻璃内管的电极图形外表面涂敷厚度为8μm～15μm的介质层；
第3步，制作保护层
在上述介质层的外表涂敷厚度为800nm～10000nm的MgO薄膜；
第4步，涂敷荧光粉层
将玻璃管的内壁清洗干净，然后将荧光粉浆料倒入，再倒出，使玻璃管的内壁上涂敷一层荧光粉层，对荧光粉层进行烧结处理；
第5步，封装
将做好电极图形、介质层、保护层的玻璃内管和涂敷了荧光粉层的玻璃管套在一起，玻璃内管和玻璃管之间留有间隙，电极通过电极引出端引出到玻璃管外，将玻璃内管和玻璃管封接到一起，将两个玻璃管之间的间隙内的空气抽除，使真空度达10-3Pa以上，然后充入工作气体后封离。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作电极图形是采用化学沉积方法在玻璃内管外表面沉积一层金属层，再用光刻的方法刻蚀出电极图形；或用丝网印刷方法直接将电极的图形印刷到玻璃内管的外表面，再烧结。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质层的材料选择为玻璃。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂敷介质层是采用浸镀或丝网印刷方法制成。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂敷保护层是采用涂敷MgO的溶胶凝胶溶液后，再经烧结的方法制成。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作气体为H2、N2、He、Ne、Xe、Kr、Ar中的一种或几种的混合气体。
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