CN1235261C - 水银封入体、该水银封入体制法及用该水银封入体的荧光灯 - Google Patents

Abstract

本发明提供将所需最小限度量的水银正确封入玻璃壳内，在搬运中防止荧光体膜受伤的同时，可抑制异常声音的发生、还能防止外观品质恶化的水银封入体、该水银封入体的制造方法以及使用该水银封入体的荧光灯。将水银浸渍到金属醇盐溶液中后，通过将粘附金属醇盐溶液的水银加热处理，将液体水银的表面用由金属氧化物或复合金属氧化物构成的连续膜被覆。为此，能够正确地将所需最小限度量的水银封入荧光灯内，因而对环境无害，在搬运中能防止荧光体膜受伤，同时能抑制异常声音的发生，还能防止外观品质的恶化。

Description

水银封入体、该水银封入体制法及用该水银封入体的荧光灯

[发明所属的技术领域]

本发明涉及水银封入体，该水银封入体的制造方法以及使用该水银封入体的荧光灯。

[历来的技术]

已知在荧光灯的制造方法中，作为在荧光灯内封入水银的方法历来是在其内表面上形成荧光体膜的玻璃壳两端将具有灯丝和排气管的芯棒封闭，随后，将玻璃壳内的杂物从排气管排出，在此排气完毕之前立即从排气管将液体水银封入玻璃壳内的方法。

又，作为将水银封入荧光灯的别的方法已知有：为将所需最小限度量的水银正确封入，在从玻璃壳内排气完毕之前立即从排出管将例如水银和锌所构成的汞合金(水银封入体)封入玻璃壳内的方法。

再者，为了使封入的汞合金不在玻璃壳内自由转动，有时将其固定于玻璃壳内。

[本发明要解决的课题]

然而，历来的荧光灯的制造方法，特别是将液体水银直接封入玻璃壳内的方法有这样的问题：液体水银的一部分有时附着于水银封入装置上；有时由于排气时的热而蒸发并与杂质气体一起被排出去，因此，不能将预定的水银量封入。

因此，为解决此问题，也有将比本来应该封入的水银量还多些地向玻璃壳内封入水银的方法，但是有这样的问题：将作为对环境有害物质的水银过剩地封入在实用上不理想。

另一方面，在当不用液体水银而用作为固体的汞合金封入玻璃壳内的方法中，也有这样的问题，即当汞合金在荧光灯内不固定时，在搬运中汞合金碰撞荧光体膜，使荧光体膜上产生条状或针眼状伤痕；也有这样的问题：由于该碰撞而发生异常声音。又，还有这样的问题，即在灯亮时，在荧光灯上显现汞合金的黑影，使外观的品质恶化。

又，在制造时也有如下各种问题：即使将汞合金固定于荧光灯内，由于在搬运时的碰撞等，汞合金较易脱落。

本发明是为解决这样的问题而完成的，其目的在于提供：能正确地将所需最小限度量的水银封入玻璃壳内，并在搬运中能防止荧光体膜受伤，同时能抑制异常声音的发生，还能防止外观品质恶化的水银封入体、该水银封入体的制造方法以及使用该水银封入体的荧光灯。

[为解决课题所用方法]

本发明的水银封入体的特征是：液体水银的表面以连续膜被覆。

按照此构成，由于液体水银用连续膜被覆，所以能防止像历来那样的水银附着于水银封入装置上或者在排气工序中水银蒸发而被排出。因此，能正确地将所需最小限度量的水银封入荧光灯内；又，由于该连续膜具有柔软性，因此，可抑制该连续膜碰撞到荧光灯的荧光体膜而使其受伤或者发生异常噪音；同时，由于连续膜的厚度薄，所以透光率更高。在灯亮时，能防止连续膜的影子显现于荧光灯中。

在上述水银封入体中，该连续膜由金属氧化物或复合金属氧化物构成。根据此构成，在荧光灯灯亮时，形成连续膜的物质和活性化的汞离子反应，故能防止有助于放电的水银的减少。

前记连续膜的厚度优选为0.1mm以上1.0mm以下。因为当此连续膜的膜厚不足0.1mm时，在制造工序的操作中破膜，另一方面，当连续膜的膜厚超过1.0mm时，在有意地破膜时，又难于破裂。

又，前记连续膜由多数的薄膜叠层形成为宜。根据此构成，与一次形成膜厚厚的连续膜的情况相比，由于不需要在水银的表面覆盖多量的形成连续膜用溶液，因此能减少加热处理时的热量。其结果是，通过快速的加热使含于形成连续膜用溶液中的杂质量进入连续膜内，没有该杂质对荧光灯特性产生不良影响之忧。

形成前记连续膜的薄膜厚度以其最内侧的薄膜最薄为宜。根据这样的构成，在形成第一次薄膜(连续膜)的工序中，能减少施加于形成连续膜用溶液的热量。其结果，由于可减少施加于固体水银的热量，所以可抑制水银的蒸发，从而被封入的水银量的精度就提高了。

又，在前记水银封入体中，该水银封入体以呈球体为令人满意。根据这样的构成，可容易地将水银封入体封入荧光灯内。

前记水银封入体理想情况是使金属醇盐溶液覆盖于水银表面上，通过将覆盖于水银表面上的上述金属醇盐加热处理得到.这是因为用此方法所得的水银封入体仅所需最少限度量的水银用连续膜被覆，大致形成为球体易于封入荧光灯内。又，由于是柔软的连续膜，故水银封入体不会损伤荧光体膜，封入时的外观品质也优秀。

其次，本发明水银封入体的制造方法的特征在于：将水银在形成连续膜用溶液中浸渍，将该形成连续膜用溶液覆盖于该水银的表面上之后，再将覆盖于该水银表面上的该形成连续膜用溶液进行加热处理，在上述水银的表面上形成连续膜。

按照此方法，可不浪费地仅将所需最小限度量的水银用连续膜被覆，又，可形成为容易将水银封入体封入荧光灯内的形状，即可大致形成为球体。

在上述水银封入体的制造方法中，作为上述水银以使用凝固的水银、特别是使液体水银在稀有气体气氛气中凝固的水银为宜。

按照这个方法，由于预先凝固水银，所以可进一步不浪费地只将所需最小限度量的水银用连续膜被覆，而且在形成连续膜时，可容易地处理水银。又，通过在稀有气体的气氛中凝固，可防止在液体水银凝固时，在液体水银表面上对荧光灯特性有不良影响的杂质气体(氧、氮等)进入连续膜内。

在该水银封入体的制造方法中，作为该形成连续膜用溶液使用金属醇盐溶液为宜。这是因为按照这个方法，可较容易地在水银表面上形成连续膜，可只将所需最小限度量的水银用连续膜被覆。又，水银封入体形成为容易封入荧光灯内的形状，即大致形成为球体。

在该水银封入体的制造方法中，以将形成该连续膜的操作反复进行多次、通过将多数的薄膜叠层形成上述连续膜为宜。按照这个方法，与一次形成膜厚厚的连续膜时相比，由于不必在水银的表面上覆盖多量的形成连续膜用溶液，所以，可减少加热处理时的热量。

在该水银封入体的制造方法中，在上述加热处理时以使用城市煤气和氧的混合气体为宜。按照这个方法，由于城市煤气和氧的混合气体燃烧时产生的水分少，因此，可防止水分进入连续膜内，故可降低由于水分的进入所致对灯特性的不良影响。

其次，本发明荧光灯的特征在于：在具有玻璃壳和形成于上述玻璃壳内表面的荧光体膜的荧光灯的上述玻璃壳内封入封入气体和上述水银封入体。

按照这个构成，可正确地将所需最小限度量的水银封入荧光灯内，连续膜还具有柔软性，因此，可防止在搬运中由于该连续膜与荧光灯的荧光体膜碰撞所致的损伤，同时，可抑制异常声音的发生，更由于连续膜的厚度薄，在灯亮时，连续膜的影子在荧光灯中难于显现。

[发明的实施形式]

以下，使用附图说明本发明的实施形式。

作为本发明实施形式的额定电功率20W的直管形荧光灯如附图2所示那样，具有：由长为600mm、外径28mm的钠玻璃构成的玻璃壳1和安装在此玻璃壳1的两端的管座2。

玻璃壳1的两端通过由具有内径2mm的排气管3的铅玻璃构成的芯棒4封闭。一端连接到管座2的电源插头2a的2根导线5在该芯棒4上贯通。在此导线5的另一端间架设由涂有氧化钡等的电子放射物质的钨所构成的灯丝6。

又，在玻璃壳1的内表面上，形成3波长型的由稀土类元素所构成的荧光体膜7。

还在玻璃壳1内分别封入7mg的水银和260MPa的氩气。

其次，就这种直管形荧光灯的制造方法进行说明。

首先，在清洗.干燥的玻璃壳1的内表面上涂敷荧光体涂敷液，使干燥后加热处理，形成荧光体膜7。

随后，将预先安装了排气管3、导线5和灯丝6的芯棒4封于玻璃壳1的两端。

其次，从排气管3将玻璃壳1内的杂质气体排出，在即将排气终了之前立即分别从排气管3将如后述那样液体水银9的表面用连续膜10被覆的水银封入体8、氩气(封入气体)封入到玻璃壳1内，再将排气管3封死。随后，在玻璃壳1的两端安装管座2，制造荧光灯。

而且，在此荧光灯的制造工序中，此水银封入体8从排气管3封入到玻璃壳1内之后，当水银封入体8与玻璃壳1(正确言之是荧光体膜7)的内表面接触时，内部的液体水银9由于玻璃壳1内的排气时的热(通常，在排气时，为了进行有效率地排气，玻璃壳1被加热到数百度)而汽化(300Pa以上)，由于该压力使连续膜10的一部分破裂，汽化的水银在玻璃壳1内被放出。

再者，作为放出水银后的水银封入体8，由于全部水银在玻璃壳1内被放出，所以仅残留下连续膜10。

其次，关于在上述的荧光灯制造方法中所使用的水银封入体加以说明。

如附图1所示那样，水银封入体8是直径约1mm的球体，液体水银9(7mg)的表面用例如由氧化铝等的金属氧化物所构成的厚为0.3mm的连续膜10被覆。再者，所谓球体，实质上意味着是球体。

水银封入体的大小以0.5～2.0mm为宜，特别是0.5～1.0mm令人满意。据此，它不会粘附在水银封入体封入装置和排气管等的内壁上，而可容易地封入，封入的水银也不会在玻璃壳内不汽化而残留。

通过这样地使用球体的水银封入体8，如上述那样，从排气管3将水银封入体8封入玻璃壳1之内时，它不粘附于水银封入体的封入装置(图中未示)和排气管3等上，可容易地封入。

再者，在本发明中，“连续膜10”包括单层膜和多层膜的任何场合。

作为连续膜10通过使用金属氧化物或金属复合氧化物，在灯亮时，形成连续膜10的物质和活性化的汞离子反应，可防止有助于放电的水银的减少。

连续膜10的厚度以0.05mm以上为宜，特别是0.1mm以上为令人满意，以便防止在制造工序的操作中膜破裂。另一方面，如连续膜10的膜厚过厚，则如后述那样欲使膜破裂时，由于难于破裂，因此，在实用上以1mm以下为宜。

再者，当连续膜10由多数的膜叠层而形成时，所谓连续膜10的厚度是指将叠层的各膜的膜厚加在一起。

其次，就这样的水银封入体8的制造方法加以说明。

首先，在氩等稀有气体气氛中，将液体水银9滴入以液氮充满的容器中，使液体水银9凝固。这样地使液体水银9凝固时，在稀有气体气氛中进行是为了防止在液体水银9凝固时，在液体水银9的表面上粘附对荧光灯特性有不良影响的杂质(水分等)。

随后，将凝固的固体水银(图中未示)浸渍于由保持在-40℃的金属醇盐溶液所构成的形成连续膜用溶液中，使在固体水银的表面上涂敷形成连续膜用溶液。此时，由于使用凝固的水银，所以易于处理。再有，作为形成连续膜用溶液，使用以乙醇为主成分，用重量百分比溶解了3％的异丙醇铝的溶液。

所谓用于本发明的水银封入体制造的金属醇盐是指烷基通过氧原子与金属原子结合而成的.作为此烷基可有：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、正戊基、异戊基、仲戊基等的低级烷基.作为金属可有铝、硅、钛、铈、锑、钇等.具体地可有：异丙醇铝、仲丁醇铝、甲醇硅、乙醇硅、异丙醇钛、丁醇钛、乙醇铈、三甲醇钇等，但并不限于这些。特别是异丙醇铝、乙醇硅、异丙醇钛、丁醇钛、乙醇铈、三甲醇钇令人满意。

金属醇盐宜使用将液体或粉末预先溶解于溶剂中所作成的金属醇盐溶液。作为溶解金属醇盐的溶剂，只要是不阻碍金属醇盐的水解和聚合反应任何一种均可。例如可有如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇那样的通常醇类；如2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇那样的烷氧基醇类；1，4-二噁烷、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲苯、二甲苯。特别是如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇那样通常的醇类令人满意。金属醇盐在该溶剂中的量相对于溶剂为90质量％以下，理想情况是1～80质量％。

金属醇盐溶液的水解、缩聚反应通常空气中的水分和溶剂中本来所含的水分也就够了，但也可添加少量的水等的催化剂来促进水解。

金属醇盐溶液的温度需考虑金属醇盐的反应性，个别地加以选择，并无统一的规定。一般来说，维持在30℃以下，当用凝固的固体水银时，为防止固体水银的液化，宜维持在0℃以下，特别是以维持在-50℃～0℃为令人满意。

其次，将表面涂膜的固体水银放入500℃以上、最好600～1000℃的火焰中一秒或数秒钟，由于火焰的热，在一部分液化的固体水银表面上形成连续膜10。所用火焰最好使用燃烧时产生水分少的都市煤气和氧混合体燃烧所作成的火焰，这样通过使用燃烧时产生水分少的火焰可防止水分进入连续膜10内，可降低由于水分进入所致的对灯特性的不良影响。

又，特别是在形成连续膜10的工序中，宜将此连续膜10形成的工序多次反复，通过将多数的薄膜(厚50μm～100μm)叠层形成连续膜10。这是因为如果要一次形成膜厚厚的连续膜10，则在固体水银的表面上必须覆盖多量的形成连续膜用溶液，在加热处理时，必须增多为形成连续膜10所必需的热量。结果，覆盖着的形成连续膜用溶液被急剧地加热，形成连续膜用溶液中所含的杂质不逸散到外部去而进入连续膜10中，从而该杂质有引起对灯特性产生不良影响之虞。

更且，反复多次进行形成连续膜10的工序。通过叠层多数的薄膜形成连续膜10时，最内侧的薄膜厚度最薄为宜。因此，在形成第一次薄膜(连续膜)的工序时，也即将直接接触固体水银的形成连续膜用溶液加热处理时，可减少对形成连续膜用溶液施加的热量，结果，由于可减少对固体水银施加的热量，所以可抑制水银的蒸发，可提高被封入的水银量的精度。

再者，在从第二次以后，由于已在固体水银的表面上形成薄膜，故即使施加于固体水银的热量多，也能抑制水银的蒸发。

又，连续膜10(薄膜)的厚度可根据形成连续膜用溶液的粘度和浓度、浸渍时间、浸渍次数，还有干燥方法等进行调整。

这样做即可制成水银封入体8。又，在制成后，水银封入体8中的水银变成液体。

然而，对于根据作为本发明实施形式的荧光灯的制造方法所制的荧光灯(以下称为本发明品)，在荧光灯中也存在放出水银后的连续膜10(图未示出)。因此，为了调查此连续膜10对荧光灯的影响，在本发明品中，通过振动试验调查荧光体膜7的损伤情况、以及有无发生异常声音、外观品质可得到如下结果。

振动试验是在1G下，用1/2信频程的扫描进行60分钟的10Hz～55Hz振动.此振动条件相当于将荧光灯放入打包灯用的瓦楞纸板中用车运送约1000km的情况。

特别是，关于通过振动试验所致荧光体膜7的损伤情况，为了比较，在与本发明品相同的条件下调查了额定功率20W的直管形荧光灯(以下称为以前制品)。该以前制品除了用水银和锌构成的汞合金(重量比例为50∶50)14mg取代上述水银封入体8封入到玻璃壳1内这一点之外，使用与作为本发明实施形式的荧光灯制造方法相同的方法制造。

再者，本发明品和以前制品都用25根试料。

结果，本发明品在荧光体膜7上完全没有产生条状和针眼状的伤。另一方面，以前制品在荧光体膜7上产生了约30个0.05mm～0.30mm左右的针眼状伤。这样可知连续膜10本身对荧光体膜7的攻击性非常小。可以认为这是因为连续膜10具有柔软性的缘故。

又，本发明品将灯倾斜或摇动都不发生异常声音。这也可认为是由于连续膜10具有柔软性的缘故。

更且，本发明品在灯亮时，在荧光灯中看不见认为是连续膜10的影子。这样，本发明品在外观上也无什么问题。这可认为是由于连续膜10的厚度薄、连续膜10的透光率更高的缘故。

按照以上那样的作为本发明实施形式的荧光灯制造方法，可将所需最小限度量的水银正确地封入荧光灯内，因此，对环境无害；还在搬运中能防止荧光体膜7受损伤；同时，能抑制异常声音的发生，还能防止外观品质的恶化。

再者，在上述实施形式中，是就制造定额功率20W的直管形荧光灯的情况来说明的，但本发明也可适用于额定功率32W和40W的直管形荧光灯、还有圆管形、U字形、W字形等的荧光灯、利用了设在一个或多个玻璃板上的多个单元的荧光灯。

又，在上述实施形式中，是就使用由金属氧化物所构成的连续膜10来说明的，但可认为即使使用由铝等金属箔构成的连续膜时也能得到与上述同样的效果。

又，在上述实施形式中是就在玻璃壳1的内表面上直接形成荧光体膜7来说明的，但在玻璃壳1和荧光体膜7之间形成微粒子或连续的保护膜和透明导电性覆膜等时也能得到与上述同样的效果。

又，在上述实施形式中，作为形成连续膜用溶液是就使用将以乙基醇作为主成分的异丙醇铝溶解了的溶液来说明的，但即使其它金属丙醇盐(例如四乙氧基硅烷(TEOS)等)也可得到与上述同样的效果。

又，在上述实施形式中，是就使液体水银9凝固后，将凝固的固体水银浸渍到形成连续膜用溶液中的情况予以说明的，但即使以液体水银9的状态浸渍到形成连续膜用溶液中的情况也可得到与上述同样的效果。

又，在上述实施形式中，是就使用由3波长型的稀土元素类构成的荧光体膜7的情况来说明的，但使用卤代磷酸系荧光膜时也可得到与上述同样的效果。

更且，在上述实施形式中是就通过使用液氮使液体水银9凝固的情况来说明的，但通过使用液氩、液氪、还有液氙等凝固液体水银9时也能取得与上述同样的效果。

[发明的效果]

正如以上说明那样，本发明可提供：由于能正确地将所需最小限度量的水银封入荧光灯内，从而对环境无害、在搬运中能防止荧光体膜受伤，同时能抑制异常声音的发生、更能防止外观品质恶化的水银封入体、该水银封入体的制造方法以及使用该水银封入体的荧光灯。

[附图的简单说明]

附图1是用于作为本发明实施形式的荧光灯制造方法的水银封入体的正面截面图。

附图2是用同样荧光灯制造方法制造的直管形荧光灯的局部剖面正面图。

[附号的说明]

1    玻璃壳

2    管座

2a   电源插头

3    排气管

4    芯棒

5    导线

6    灯丝

7    荧光体膜

8    水银封入体

9    液体水银

10    连续膜

Claims (16)

1.一种水银封入体，其特征在于：液体水银的表面用连续膜被覆，上述连续膜由多数的薄膜叠层形成。

2.根据权利要求1所述的水银封入体，其特征在于：上述连续膜是由金属氧化物或复合金属氧化物构成。

3.根据权利要求1所述的水银封入体，其特征在于：上述连续膜的厚度在0.1mm以上1.0mm以下。

4.根据权利要求1所述的水银封入体，其特征在于：形成上述连续膜的薄膜厚度以其最内侧的薄膜为最薄。

5.根据权利要求1所述的水银封入体，其特征在于：上述水银封入体是球体。

6.根据权利要求1所述的水银封入体，其特征在于：上述水银封入体是通过将金属醇盐溶液覆盖在水银表面上并将覆盖于上述水银表面上的上述金属醇盐溶液进行加热处理而获得的。

7.一种水银封入体的制造方法，其特征在于：将水银浸渍于形成连续膜用溶液中，使上述形成连续膜用溶液覆盖于上述水银的表面上之后，将覆盖于上述水银表面上的上述形成连续膜用溶液加热处理，在上述水银表面上被覆连续膜时，多次反复进行形成上述连续膜的操作，通过将多数的薄膜叠层而形成上述连续膜。

8.根据权利要求7所述的水银封入体的制造方法，其特征在于：上述水银是使液体水银在稀有气体气氛中凝固的水银。

9.根据权利要求7所述的水银封入体的制造方法，其特征在于：上述形成连续膜用溶液由金属醇盐溶液构成。

10.根据权利要求7所述的水银封入体的制造方法，其特征在于：在上述加热处理中使用城市煤气和氧的混合气体的燃烧焰。

11.一种荧光灯，其特征在于：在具有玻璃壳和在该玻璃壳内表面所形成的荧光体膜的荧光灯的上述玻璃壳内，封入封入气体和水银封入体，该水银封入体的液体水银的表面被连续膜被覆，上述连续膜由多数薄膜叠层形成。

12.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于：上述连续膜由金属氧化物或复合金属氧化物构成。

13.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于：上述连续膜的厚度是0.1mm以上1.0mm以下。

14.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于：对于形成上述连续膜的薄膜的厚度，以最内侧的薄膜为最薄。

15.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于：上述水银封入体是球体。

16.根据权利要求11所述的荧光灯，其特征在于：通过将金属醇盐溶液覆盖在水银的表面上，再对上述水银表面上覆盖的上述金属醇盐溶液进行加热处理得到。

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