CN101471223A - 内含汞柱透明管与制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种内含汞柱的玻璃管及制造方法，应用在灯管制造上所需的汞蒸气生成材料，利用玻璃管做为汞的盛装容器，再用辐射加温方式对玻璃管内的汞加热，汞经高热最后气化成汞蒸气，供给灯管过程制造之用。本发明的一种内含汞柱的玻璃管，可利用控制玻璃管长及管内径，来控制汞的使用量，透过计算玻璃管的容积，就可以估算出实际的汞量，方便制作不同亮度的灯管。
Description
技术领域
灯管发光原理是将汞蒸气灌入灯管内，让电能激发汞蒸气而产生的高能的紫外光，投射在灯管内的荧光涂料，而最后反射出近日光颜色的照明灯色，因此汞蒸气是灯管制造业不可或缺的材料。由于汞的密度高达13.59，加上本身表面张力很大，因此不易对汞做定量控制，一般灯管制业者造汞蒸气作法，先将汞与其它金属混合制造成汞齐，再对汞齐做定量控制，之后将汞齐加以高热，最后汞齐气化生成汞蒸气。
背景技术
荧光灯管或日光灯管的发亮都需要搭配微量汞蒸气与荧光粉做激发，一般制造灯管用的汞量标准，约每一盏日光灯约2～4毫克加上0.3毫克的误差，才能生成足够量的汞蒸气。一般用来制造汞蒸气的汞齐，为一种汞与其它金属所混合出的物质，在汞齐受热制造汞蒸气的过程中，常受热不完全的问题，很难将全部的汞齐完全气化成为汞蒸气，仍会在加热制造过程中，残留多余的汞齐，所以不好控制汞实际上的使用量，而生成的汞蒸气量也因此产生偏差，也会造成环境二次污染。
每一盏灯内的汞蒸气含量若是偏差太大，在整个发光过程中，呈现的亮度会有明显差异，因此在灯管制造上，不容易控制每一盏灯的亮度。所以灯管制造业者，需要花费繁琐的制程，对汞的使用量下一番功夫控制，才能避免生成的汞蒸气量差异过大，而使得灯管在亮度上明显不一。
基于上述问题可以清楚知道，若是能有效控制汞或汞蒸气的使用量，就能有效掌握每一盏灯的生产质量。
发明内容
本发明提供一种内含汞柱的玻璃管与制造方法，利用玻璃管的容积，对汞做微量控制，应用在灯管制造上所需的汞蒸气生成材料上，目的减少灯管制程上，因汞量控制而影响灯管亮度一致的问题。
除此之外，利用玻璃管作为盛装汞的材料，可用辐射加热方式，可对管内的汞受热，只要加热温度维持在摄氏356.73度以上，管内的汞就会完全气化成汞蒸气，不会有汞残留在管内，可排除汞的二次污染的问题。
汞是高密度的液态金属，其密度高达13.59，表面张力也比一般液态物质大得许多，容易产生颗粒状且大小不一的液态汞珠，因此，汞在应用上始终很难做到定量控制，尤其在微量使用的控制上。通常要将汞与其它金属混合，以改变汞原来的物理性质，才能在应用上做使用量的控制，否则将很难精确掌握汞的实际用量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
内含汞柱的玻璃管：a.管内长为5mm；b.管内直径为0.2mm以及管外径为1mm；c.单一管口；d.管内注满汞柱；e.玻璃材料熔点在摄氏400度以上；其玻璃管容积为0.157mm3，管内盛2.13毫克汞柱。
所述玻璃管的外型为圆形柱或多边形柱，并且玻璃管为深色吸热玻璃管。所述汞的填装环境温度维持在室温以上35℃以下的温度。
内含汞柱的玻璃管的制造方法包括如下步骤：
a.制做一双管口细长的玻璃管；b.依照规格长度将细长玻璃管做裁切；c.裁切后的玻璃管一端做封口处理；d.数支单一管口的玻璃管送至一封闭环境；e.封闭环境抽真空；f.玻璃管的管口朝下没入汞槽；g.将汞槽注入液态汞淹过玻璃管口；h.释放空气到封闭环境；i.将汞槽内的液体汞排放；j.将玻璃管移出汞槽摆放；k.把具汞柱的玻璃管一一放置到SMD载带上。
该封闭环境包括：a.一密闭式的环境；b.一抽放空气的装置；c.一盛满液体汞的汞槽；d.一固定及移动数支玻璃管的装置；供制造汞柱的玻璃管一个适当环境。步骤h利用大气压力方式，使汞被吸入到玻璃管内。所述SMD载带为一种固定以及保护含汞柱的玻璃管的载装器具，依照间隔及长度设计来载装特定数量的内含汞柱的玻璃管。步骤c中额外对玻璃管口平滑处理，并管口内径往内缩变小，降低将来汞柱从管口流出的机会。
本发明所具有的优点：本发明利用玻璃管的容积，以达到汞在微量使用上的控制。由于精密材料制造在技术上的普及，要制造出管内长为5mm、管内直径为0.2mm以及管外径约为1mm的玻璃管，已经不是制造技术上的难题。将玻璃管设定在管内长为5mm、管内直径为0.2mm以及管外径约为1mm的尺寸，如图1所示，原因在于过去在灯管制程上，每盏日光灯用汞的平均用量约2～4毫克，容许正负0.3毫克的误差范围，而管内长为5mm、管内直径为0.2mm以及管外径为1mm的玻璃管，其容积为
。玻璃管的容积为
，可盛装的汞量约为2.13毫克，恰巧符合灯管在制造的平均使用量的范围。单一玻璃管口的设计，为了是利用大气压力，从管口对管内的汞柱施压，使汞柱不因玻璃管口朝下而流出，因此玻璃管口设计上不宜过大，而管口的平滑处理过程也使管内径往内缩小，更能防止汞柱流出。
最后用以辐射加热方式，对管内的汞柱加热，可将汞完全气化成汞蒸气，不会有汞残留在管内的问题，改善过去利用对汞齐加热产生汞蒸气的方法，最后会有汞残留在管内的问题。此外，利用具色泽的玻璃管，有助于辐射加热过程中，利用色泽促进玻璃管的加热，使管内的汞柱更快气化成汞蒸气。
本发明的一种内含汞柱的玻璃管，可利用控制玻璃管长及管内径，来控制汞的使用量，透过计算玻璃管的容积，就可以估算出实际的汞量，方便制作不同亮度的灯管。
附图说明
请参阅以下有关本发明的详细说明及其附图，将可进一步了解本发明的技术内容及其目的功效；有关附图为：
图1为本发明内含汞柱的玻璃管示意图。
图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F、图2G、图2H为整个内含汞柱的玻璃管制作过程示意图。
图3A、图3B、图3C平滑处理的内含汞柱的玻璃管切面图。
图4内含汞柱的玻璃管与SMD载带关系图。
具体实施方式
本发明一种内含汞柱的玻璃管与制造方法，其材料的特征包括：
a.管内长为5mm，b.管内直径为0.2mm以及管外径为1mm，c.单一管口，d.管内注满汞柱，d.材料熔点在摄氏400度以上。
这样标准下的玻璃管，如图1所示，其玻璃管尺寸可容许误差范围越小越好，可容纳汞柱的量约为2.13毫克，符合灯管制造上的平均用量标准，至于玻璃管的外型，在实施例为圆形柱型，也可改变成多边形柱，只要玻璃管的容积维持在0.136～0.157mm3的范围。之后利用辐射加热方式对玻璃管加热，等到玻璃管温度达到摄氏356.63度，管内的汞柱会完全气化成汞蒸气，由玻璃管口发散出来；另外，玻璃材料采用深色设计，有助于玻璃管吸热，加速汞蒸气的制造。
由于汞特殊的物理特性，将汞注入到大小长为5mm、直径为0.2mm的玻璃管内，需要一特别的制造环境以及一些方法步骤，才能制造出内含汞柱的玻璃管，因此，在这特别的制造环境上，包括：
a.一密闭式的环境；b.一抽放空气的装置；c.一盛满液体汞的汞槽；d.一固定数支玻璃管的装置；
依照上述的制造环境下，如图2D所示，有助实行将汞注入到玻璃管内的方法，其方法包括在整个玻璃管制作过程内，而制造内含汞柱的玻璃管的方法，其步骤包括：
a.制做一双管口细长玻璃管；b.依照规格长度将细长玻璃管做裁切；c.裁切后的玻璃管一端做封口处理；d.数支单一管口的玻璃管送至一封闭环境；e.将封闭环境抽真空；f.玻璃管的管口朝下没入汞槽；g.将汞槽注入液态汞淹过玻璃管口；h.释放空气到封闭环境；i将汞槽内的液体汞排放；j将玻璃管移出汞槽摆放；k.把具汞柱的玻璃管一一放置到SMD载带上。
上述步骤中的步骤a到步骤c，为玻璃管标准的制作过程，如图2A～图2C所示，主要玻璃管制作上的标准，设定在管内长为5mm、管内直径为0.2mm以及管外径为1mm的容积，其中的步骤a是先将玻璃管1a的内直径维持在0.2mm的标准，如图2A所示，然后按照步骤b一一截断成较短的玻璃管1b如图2B所示。在步骤c中是将截断后玻璃管1b，将一端的管口用高温火焰封住，成为单一管口的玻璃管1c如图2C所示，该玻璃管1c从管口到管底的长度，要求在5mm的标准在制作过程的步骤c中，可增加一道让玻璃管口变得平滑的处理，用额外的高温对管口加热，使管口比原先切割后更平滑，口径也因此稍微往内缩小，好处可降低玻璃管口犀利，如图3A所示未做平滑处理内含汞柱的玻璃管1d1，与已做平滑处理的内含汞柱的玻璃管1d2如图3B，两者在管口上的差异，可从玻璃管切面图分辨，在将来汞灌入到玻璃管内，因玻璃管口径变小，降低汞柱从管口流出的机会。另外，还可以利用汞极高的表面张力，将玻璃管设计成双管口如图3C所示，汞柱因表面张力大于大气压力，使汞柱能稳定留在玻璃管内。
后段的步骤d到步骤k，为汞注入到玻璃管内的方法，如图2D～图2H所示。从图2D中看到步骤d及e所需的环境，2为玻璃管1c固定装置，3为汞槽作为盛装液态汞，而在汞槽3内有一注入与排放孔31，供液态汞进出汞槽3；步骤f的工作重点，让每支玻璃管1c的管口朝下，而且深入到汞槽3内，如图2D所示；步骤g如图2E所示，由注入孔31将液态汞(H)注入到汞槽3内，直到液态汞面(H)超过玻璃管口1c；步骤h释放空气到封闭环境，如图2F所示，利用大气压力方式，使液态汞(H)被吸入到玻璃管1d内，而且大气压力足够堵住管口朝下的玻璃管1d，使其内的汞柱不致从玻璃管1d管口流出；步骤i如图2G所示将汞槽3内的液态汞(H)，由排放孔31流出到环境外做妥善收集；步骤j如图2H所示将固定装置2倒置，使吸满汞柱的玻璃管1d管口朝上，减少汞柱外漏机会，以上汞填装过程应温度维持在室温以上；最后步骤k如图4所示，将汞柱玻璃管1d做适当处理后，即可填装在SMD(Surface Mounted Device)载带内，经封胶带c一一封装成一卷物料包装。为了避免因温度升高缘故，而造成汞柱从管口流出，需将运送过程及使用的温度维持在室温以下的恒温，以稳定汞柱的体积大小。
由于汞的密度极高，自然表面张力也够大，加上管内直径设定为0.2mm，因此玻璃管也可改用双管口设计，汞柱因表面张力的缘故，不容易从细小的管口流出，加上管口再经平滑处理，使得汞柱更不容易从玻璃管两端管口流出。
上述实施方式说明，乃针对本发明可行实施例进行具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的权利要求，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明中。
Claims (8)
1.一种内含汞柱的玻璃管，其特征在于：a.管内长为5mm；b.管内直径为0.2mm以及管外径为1mm；c.单一管口；d.管内注满汞柱；e.玻璃材料熔点在摄氏400度以上；其玻璃管容积为0.157mm3，管内盛2.13毫克汞柱。
2.按权利要求1所述的内含汞柱的玻璃管，其特征在于：所述玻璃管的外型为圆形柱或多边形柱，并且玻璃管为深色吸热玻璃管。
3.按权利要求1所述的内含汞柱的玻璃管，其特征在于：所述汞的填装环境温度维持在室温以上35℃以下的温度。
4.一种按权利要求1所述的内含汞柱的玻璃管的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
a.制做一双管口细长的玻璃管；b.依照规格长度将细长玻璃管做裁切；c.裁切后的玻璃管一端做封口处理；d.数支单一管口的玻璃管送至一封闭环境；e.封闭环境抽真空；f.玻璃管的管口朝下没入汞槽；g.将汞槽注入液态汞淹过玻璃管口；h.释放空气到封闭环境；i.将汞槽内的液体汞排放；j.将玻璃管移出汞槽摆放；k.把具汞柱的玻璃管一一放置到SMD载带上。
5.按权利要求4所述的内含汞柱的玻璃管的制造方法，其特征在于该封闭环境包括：a.一密闭式的环境；b.一抽放空气的装置；c.一盛满液体汞的汞槽；d.一固定及移动数支玻璃管的装置；供制造汞柱的玻璃管一个适当环境。
6.按权利要求4所述的内含汞柱的玻璃管的制造方法，其特征在于步骤h利用大气压力方式，使汞被吸入到玻璃管内。
7.按权利要求4所述的内含汞柱的玻璃管的制造方法，其特征在于所述SMD载带为一种固定以及保护含汞柱的玻璃管的载装器具，依照间隔及长度设计来载装特定数量的内含汞柱的玻璃管。
8.按权利要求4所述的内含汞柱的玻璃管的制造方法，其特征在于步骤c中额外对玻璃管口平滑处理，并管口内径往内缩变小，降低将来汞柱从管口流出的机会。
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