CN1092393C - 荧光灯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种荧光灯的制造方法，其特征在于，用光纤5将辐射束能照射到玻璃管端部7与锌水银合金粒6的接触部分及其附近，透过玻璃管1直接加热合金粒6，熔融其部分底部，使合金粒6无偏差地牢固粘固于玻璃管端部7的内壁面。该方法制造的荧光灯，能减少水银封入量，其误差也小，有利于环境保护。
Description
本发明涉及荧光灯制造方法。
近年来随着人们对地球环境问题的日益关心，废弃的荧光灯的水银流散对环境的污染，制造厂区污染等成了问题，如何减少封入荧光灯的水银量越来越成为人们研究的课题。
对于将水银封入玻璃管内的方法，从已有技术来看，已知有一种方法是用滴管将液体水银从排气管滴入荧光灯内的滴入法；另一种方法是，预先将封有液体水银的水银封入小容器(玻璃或金属小容器)安装于荧光灯内一电极附近，封堵排气管，即将排气管封离后，打开水银封入小容器，使水银流入荧光灯的方法。
但是，第一种方法存在的问题是会使液体水银滞留于滴管通路或排气管等，在荧光灯之间产生水银封入量偏差，所以必须加大平均水银封入量，确保为获得寿命时间的最小水银量，
第二种方法存在的问题是，由于预先将水银封入小容器安装于直管状荧光灯内一电极附近，当将荧光灯弯曲，如弯成环形形状制成环形荧光灯时，荧光灯处于高温氛围中，故高温会打开水银封入小容器，使水银流出，在其后的排气工序中会被排出。
为了解决上述问题，最近，特开平6-338286号公报提出了第三种方法的方案，该方法将锌与水银的合金粒熔融粘固于荧光灯内未涂敷荧光体的部分上。
对于上述第三种方法，在将锌和水银合金粒子放入荧光灯内封离排气管后，使合金粒移动到玻璃管内壁面未涂敷荧光体的部分，加热熔融，将合金粒粘固于玻璃管内壁面。但是进行这种粘固时，粘固面产生的温度必须在水银沸腾温度以下，且最重要是水银液相必须在填满玻璃管内壁面与合金粒间的温度以上，这种加热温度的管理范围窄，难以进行温控，此外，还可看到，按照该第三种方法，可能会使合金粒不能可靠地粘固于玻璃管内壁面。
究其原因，由于合金粒不能很好地配置于与玻璃管要粘固的部分而存在不能为熔融合金粒提供足够热量的情况，再有，因熔融合金粒的热是从玻璃管外部用热风提供的，热传输主要依靠玻璃管的热传导，若玻璃管内壁面有凹凸就不能顺利进行热传输，故会产生合金粒熔融方面的偏差。
再有，由于合金粒未粘固于玻璃管内壁面，或在因振动等使合金粒脱落玻璃管内壁的荧光灯中，合金粒会在玻璃管内自由移动，这种移动会损伤荧光体膜，或当在荧光体膜部分移动时会看到其阴影而误认为是杂物，或因振动而产生杂音等，故会存在使用户感到已坏或出毛病等问题。
本发明是为了解决上述问题，其目的在于提供一种合金粒可牢固粘固于玻璃管内壁面的荧光灯制造方法，而且还提供一种能够减小封入水银量误差从而减少平均封入量有利于环境保护的荧光灯制造方法。
为解决上述课题，本发明荧光灯的制造方法，用具有电极及排气管的管芯封装内壁面具有荧光体层的玻璃管的两端部后，将一个所述管芯的排气管封闭，并从另一所述管芯的排气管进行排气处理，从所述另一管芯的排气管将含有水银的合金及稀有气体封入所述玻璃管内，将所述另一管芯的排气管封闭，使所述合金位于所述玻璃管端部，同时对所述玻璃管端部和与所述合金的接触部分及所述接触部分附近施加辐射束能量，将所述合金粘固于所述玻璃管内壁面。
本发明另一荧光灯的制造方法，其特征在于，用具有电极及排气管的管芯封装内壁面具有荧光体层的玻璃管的两端部后，将一个所述管芯的排气管封闭，并从另一所述管芯的排气管进行排气处理，从所述另一管芯的排气管将含有水银的合金及稀有气体封入所述玻璃管内，将所述另一管芯的排气管封闭，使所述合金位于所述玻璃管端部，同时对所述玻璃管端部和与所述合金的接触部分及所述接触部分附近照射辐射束能量，在所述玻璃管端部中所述放射束能照射的区内，当所述合金位于该辐射束能最大处时，所述合金中的水银升华而除水银外的金属不升华，使所述合金分散粘固于所述玻璃管内壁面，另一方面，当所述合金位于辐射束能最小处时，至少使所述合金部分熔融变形粘固于所述玻璃管内壁面。
按照上述方法，由于不是通过玻璃管而是直接辐射给合金粒提供热能，所以能抑制热风从玻璃管外部加热情况下与合金粒相接的玻璃管内壁面凹凸引起的热传导误差。而且，可将辐射能束的大小和强度作到最佳，不会对合金粒两边位置加热，合金粒温度高于玻璃管温度，可短时间使其升温，故在使用锌与水银合金粒时可防止锌蒸发对管壁的着色。
下面，结合附图详细说明本发明实施例。
图1为按本发明方法获得的环形荧光灯的关键部位切开正视图；
图2为将辐射束能加给玻璃管端部状态的说明图；
图3表示排气工序结束后灯的状态图；
图4表示使灯沿圆周方向旋转的图；
图5表示合金粒移动到灯端部的状态图；
图6表示合金粒在玻璃管端部要粘固的状态图；
图7表示合金粒在玻璃管端部进行变形粘固的状态图；
图8表示该合金粒散开粘固的状态图。
(实施例1)
图1表示按本发明荧光灯制造方法制造的环形荧光灯。
图1所示环形荧光灯备有内壁面上具有荧光体层2的玻璃管1，和封装该玻璃管1两端的具有电极4的玻璃管芯3。被封装的玻璃管1内封有稀有气体，并置有含水银的合金粒6。该含水银的合金粒6可以是锌与水银的合金粒，粘固于玻璃管1的端部7的内壁面。
下面，说明本发明环形荧光灯的制造方法。用具有电极4的玻璃管芯3封装内壁面上具有荧光灯层2的直管状玻璃管(未图示)的两端后，边加热直管状玻璃管边弯曲加工成环形状。然后，从一玻璃管芯3的排气管8排气处理后，从排气管8封入合金粒6及预定压力的氩气，并封闭该排气管8。合金粒6大致为球粒状，直径约1.5mm，其锌与水银重量比为50∶50。对于额定功率30W类别的环形荧光灯，若以水银与锌的重量比1∶1的合金粒保证所需7mg的水银量，则该合金粒在常温下为约1.5mm直径的固体球形，故极容易处理。
上述排气工序结束后，立即使合金6位于环形玻璃管端部7，图3～5表示合金粒6移至端部7的状况。排气工序结束后，灯呈垂直状态(图3)，排气管8封闭后，使之沿圆周方向旋转(图4)，使端部7位于铅垂下方，从而使合金粒6方便地移入端部7(图5)。
在上述状态下，如图2所示，从配置于玻璃管端部7距其约39mm处的光纤5通过聚光透镜(未图示)将约30W的辐射能聚成直径约为14mm的光束照射该端部7约2.5秒。将合金粒6与玻璃管1接触部分中的合金粒6底部部分熔化，陷入玻璃管1内壁面凹凸，紧密凝固，使玻璃管1与合金粒6相互牢固粘固。此时，可用氙灯作为辐射束能源。
排气工序一结束，玻璃管端部7的温度保持在约300℃。因此，施加辐射束能时，玻璃管端部7保留有高的温度，能减少使玻璃管温度上升所需的辐射能，随着所需辐射束能强度的减少或照射时间的短缩，而能提高生产率并进行稳定的生产。因此，通过温度管理，即使一年四季该温度发生变化，也能按规定条件进行制造。
对按上述方法制造的环形荧光灯进行下面的跌落试验，检验合金粒6的粘固状态。对20支灯为一盒、10盒为一箱，分别从25cm和55cm的高度跌落，检查合金粒脱离情况，可见按本发明制造的灯全部保持粘固状态，不发生合金粒脱离。为了与已有技术例进行比较，对使用热风从玻璃管外部间接加热将合金粒粘固于玻璃管的荧光灯进行粘固状态的检查，可见即使从25cm高度落下也会出现不能维持粘固，从55cm落下，所有灯中合金粒从玻璃管内壁脱离。
因此，按本发明荧光灯制造方法，在玻璃管1与合金粒6的接触部分上易于形成粘固部分，同时能防止误差。所以能防止合金粒6脱离玻璃管1的内壁面。
在本实施例中，虽施加辐射束能量时的玻璃管端部7的温度为300℃，但该温度比300℃高时，通过适当调整使辐射束能的强度下降或缩短照射时间，而当该温度比300℃低时，使辐射束能的强度上升或加长照射时间。然而，端部7的温度为水银沸点即约400℃以上时，辐射束能量照射前会出现水银蒸气从锌和水银的合金粒6吹出而不能粘固的现象，反之，比200℃低时，辐射束能量的强度太大或照射时间太长，不实用。因此，施加辐射束能量时的玻璃管，尤其其端部7的温度最好为200～400℃。本实施例，辐射束经为14mm，但可适当改变其尺寸，以便能覆盖合金粒位置的误差，与此相关，也可改变辐射束能量值。
如上所述，本发明的制造方法尤其适合于环形荧光灯的制造，能解决已有技术构成中存在的问题。也即已有技术由于将水银封入小容器安装于成形前直管状荧光灯内一电极附近，故在将荧光灯弯曲时，如将其弯成环形制作环形荧光灯时，荧光灯处于高温氛围中，该高温使水银封入小容器打开，水银完全流出，故在其后的排气工序中存在使该水银排气掉，而本发明能解决该问题。通过旋转环状玻璃管，使其面内端部位于铅垂下方，使合金平滑移动到端部，能高效制造环形荧光灯。从原理上讲，对直管形或其它形状的荧光灯也具有同样的效果。
合金粒6，可按照灯的额定功率、灯的种类等适当选择其水银含有量，外径，封入的粒数。
在本实施例中，使用氙灯的光束能作为辐射束能，但只要是能加热合金粒的任何辐射束能都是可用的，譬如，能构成热源的高压放电灯等的紫外线辐射体，白炽灯等可视光辐射体，红外线灯炮等的红外线辐射体，激光等的单色辐射体等，都具有同样的应用效果。
对本发明荧光灯的水银封入量的离散(误差)情况作考察，本发明为σ＝0.2，而已有技术的液体水银方式中，σ＝1.04，可见其效率特别明显。
(实施例2)
按照上述制造方法，如图6所示，部分熔融合金粒6与玻璃管端部7相接触部分，粘固于玻璃管端部7的内壁面上。此时，只要合金粒6的形状相符，且合金粒6与辐射束相对位置关系不变，就可将合金粒6牢靠地粘固于玻璃管端部7的内壁面上。
然而，由于各玻璃管的玻璃管端部7的形状及壁厚有微妙的差别，故会出现因透镜效应而使辐射束能不能准确照射合金粒的现象。另外，因合金粒6形态的误差或合金粒6与辐射束相对位置关系的变化，故通常不能按固定条件粘固，这些问题在实验试制中呈能通过手动操作微调加以解决，但对于批量生产设备作这种微调是困难的，因此，会发生合金粒6粘附强度的变化，难免会出现合金粒6从玻璃灯管脱离。另一方面，为可靠粘固而加强辐射束能量或延长照射时间的场合，如在锌熔融温度附近(约420℃)加热数十秒，会出现锌蒸发附着于玻璃管内壁面使玻璃管着色，或引起水银蒸发使合金粒从玻璃管端部7上浮移动的现象。
这里，本实施例的制造方法，通过将合金粒6变形、分散使之与合金粒位置偏差无关，来解决上述问题，使合金粒6能更牢靠地粘固于玻璃管端部7的内壁面上。
图7和图8表示合金粒6在玻璃管7的凹部内壁面上变形或分散被粘固的状态。如图7所示，所谓变形就是使合金粒6的部分或全部呈熔融塌陷状态。其中，如图7所示，不管是压平未达到压碎状态或是将合金粒溶融一半左右呈半球形状态，合金粒6都可熔化陷入玻璃管端部7内壁面的凹凸上凝固，故能十分牢固地粘固。另一方面，所谓分散就是如图8所示，合金粒6被细分分散而不能保持原形的状态。因此，通过变形或分散进行粘固，与图6所示粘固状态相比增大了与玻璃管端部7的接触面积，从而使粘固极其牢固。这样，能从外部识别变形或分散的状态，故容易识别合金粒6是否被粘固。
下面，说明本发明荧光灯制造方法所制造的额定功率28W的环形荧光灯的具体例。只要不作特别说明，玻璃管端部7的尺寸等，荧光灯各部形态与已有技术28W环形荧光灯的相同。
在图2所示辐射束能量照射工序之前，与上述制造方法一样。也即，用具有电极4的玻璃管芯3封装内壁面具有荧光体层2的玻璃管(未图示)的两端，熔断封闭一玻璃管座的排气管(未图示)后，边加热玻璃管边弯曲成环状。然后，从另一玻璃管芯的排气管8进行排气处理后，从排气管8向玻璃管1内封入合金粒6及规定压力的氩气，再熔断封闭排气管8。
合金粒6，为直径约1.5mm的大致球状粒，其锌与水银所含重量比为1∶1，重量约14mg。紧接排气工序结束之后，玻璃管1及玻璃管端部7的温度保持约300℃。
下面，如图3～图5所示，使荧光灯旋转，使玻璃管端部7位于铅垂下方，使合金粒6移到玻璃管端部7。然后，从配置于离玻璃管7约45mm处的光纤5通过聚光透镜(未图示)将辐射束能量照射到玻璃管端部7。该辐射束能取氙灯为光源，其输出约28W，对玻璃管端部7的照射区的光束直径约8mm，照射时间约4秒。
按照上述照射条件用辐射束能照射合金粒6时，若合金粒6处于接收最强能量位置，则合金粒6被急骤加热而升华，合金6中的水银升华而除水银外的金属不升华，使合金粒6部分或全部分散，形成图8所示状态。未分散的部分熔融，溶化陷入玻璃管端部7内壁面凹凸上并凝固，故玻璃管端部7与合金粒6相互牢固粘合。
从合金粒6接收最强辐射束能量向外，远离聚光透镜的位置，合金粒6接收的辐射束能量下降，在这样的照射条件下，即使合金粒6位于接收最弱辐射束能量处，也能照射足够的辐射能量使合金粒6部分熔融，故变形如图7所示状态。也即，不管合金粒6位置误差如何，只要位于辐射束的照射区内，至少能使合金粒6熔融变形，故能使合金粒6牢靠地粘固于玻璃管端部7的内壁面上。
这里，若合金粒6处于接收最强辐射束能量处，该能量太强时，合金粒6中的锌升华，蒸发到荧光体层2上，会使荧光灯照度下降。相反，若合金粒6处于接收最弱辐射束能量处，该能量太弱时，合金粒6不能充分熔融，与玻璃管内壁面的粘固变差。上述照射条件是发明人试探找到的最佳条件的例子，这种条件将取决于合金粒的组成，大小，形状，玻璃管芯的形状，壁厚，辐射束光源，光学系统等，种种条件。
对按上述制造的本实施形态的环形荧光灯进行跌落试验，检查合金粒的粘固状态。将20支灯为一盒，10盒为一箱的包装从高度55cm跌落的结果，所有灯均保持粘固状态，未发生合金粒脱落。
由于从外部可见到合金粒分散或变形的状况，故能确认合金粒牢靠粘固于玻璃管内壁面的情况。
综上所述，本发明荧光灯的制造方法能够无偏差粘固合金粒和玻璃管，能足够防止合金粒脱离玻璃管，所以不会出现因合金粒脱离而使其在玻璃管内移动损伤荧光体膜，或因看到该合金粒的黑影而有损外观，或产生杂音等现象，再有，封入水银量及其误差也小。
Claims (6)
1.一种荧光灯的制造方法，其特征在于，用具有电极及排气管的管芯封装内壁面具有荧光体层的玻璃管的两端部后，将一个所述管芯的排气管封闭，并从另一所述管芯的排气管进行排气处理，从所述另一管芯的排气管将含有水银的合金及稀有气体封入所述玻璃管内，将所述另一管芯的排气管封闭，使所述合金位于所述玻璃管端部，同时对所述玻璃管端部和 所述合金的接触部分及所述接触部分附近施加辐射束能量，将所述合金粘固于所述玻璃管内壁面。
2.如权利要求1所述的荧光灯的制造方法，其特征在于，用所述管芯封装所述玻璃管的两端部并封闭一所述管芯的排气管之后，将所述玻璃管弯成环形，从另一所述管芯的排气管进行排气处理，从所述另一管芯的排气管将含有水银的合金及稀有气体封入所述玻璃管内，将所述另一管芯的排气管封闭之后，沿所述玻璃管的圆周方向旋转该玻璃管使环形的所述玻璃管的所述端部位于铅垂下方，将所述合金移入所述端部，接着，向所述玻璃管端部与所述合金的接触部分及所述接触部分附近施加辐射束能量，将所述合金粘固于所述玻璃管内壁面。
3.如权利要求1或2所述的荧光灯制造方法，其特征在于，施加所述辐射束能量时，已预先将所述玻璃管端部加热到规定温度。
4.如权利要求1至3的任一权利要求所述的荧光灯制造方法，其特征在于，所述合金是锌与水银的合金。
5.如权利要求4所述的荧光灯制造方法，其特征在于，施加所述辐射束能量时，已预先将所述玻璃管端部加热到200℃以上400℃以下。
6.一种荧光灯的制造方法，其特征在于，用具有电极及排气管的管芯封装内壁面具有荧光体层的玻璃管的两端部后，将一个所述管芯的排气管封闭，并从另一所述管芯的排气管进行排气处理，从所述另一管芯的排气管将含有水银的合金及稀有气体封入所述玻璃管内，将所述另一管芯的排气管封闭，使所述合金位于所述玻璃管端部，同时对所述玻璃管端部和 所述合金的接触部分及所述接触部分附近照射辐射束能量，在所述玻璃管端部中所述放射束能照射的区内，当所述合金位于该辐射束能最大处时，所述合金中的水银升华而除水银外的金属不升华，使所述合金分散粘固于所述玻璃管内壁面，另一方面，当所述合金位于辐射束能最小处时，至少使所述合金部分熔融变形粘固于所述玻璃管内壁面。
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