TW309624B - - Google Patents

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309624 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 A7 £7_五、發明説明（1 ) 本發明相關於一螢光燈內之汞分配、反應氣體吸附和 電極屏蔽之裝置的製程及如此生產的裝置。 眾所周知，螢光燈是由玻璃管（依照燈面種類而有直 線形成環形）形成，其內面襯有稱爲磷的螢光材質粉末， 它是放射可見光的活性材料。管中充有稀有氣體•通常爲 氫或氖，又包括幾毫克之置的汞蒸氣•最後有兩個電極， 或通作陰極*其爲金靥線之形式，在直形管的情況下是置 於管的兩端，在環形燈中則在一給定區域。在電極間施加 電位差會產生*子放射：結果形成自由電子的電漿和稀有 氣體的離子，而藉此激發汞原的而由後者產生紫外線放射 。通常電極在側面以金屬條構成的組件作屏蔽，它設置成 與燈管同軸以避免由於陰極的直接的電子和離子衡擊而使 電極的區域有磷黑化之現象。由汞原子放射的紫外線輻射 被磷所吸收，經由螢光燈現象而發出可見光。因此汞是燈 運作的必備元件。此元素必須以最精確及可再製的方式摻 雜在燈中》事實上，汞必須存在有最小量，低於此量則燈 不會運作，然而一般也建議此元素的量不要大於最小必須 值過多，因爲汞的毒性，在燈管破裂或在使用壽命結束時 會帶來環境問題。汞摻雜的問題在近幾年變得複雜’因爲 市場上出現愈來愈多具有不同形狀、大小和元件材的多種 燈管，因此需要一種方法，可針對可能在不同燈管中頗爲 不同的汞量作精確及可再製的摻雜* 傳統的液態元素摻雜法並不可靠’因爲對僅器微升（ m又）之體稹小液態汞作精確而可再製的方式相當困難， (請先聞讀背面之注f項再填寫本頁) ^裝· 、?τ 本纸張尺度適用中«國家標率（CNS ) A4规格（2丨0X297公釐） 4 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印製 3〇〇624 A7 B7 五、發明説明（2 ) 會有的問題邇包括在工作區之汞蒸氣的擴散所造成。另有 一種不同的方法提出：它是利用譬如與元索鋅的合金，然 而它在組分燈管的步驊時會有缺點•因爲它會在只有約 1 0 0°C這樣的低溫就釋出汞，而在製造燈管的工作步驟 中，燈管在更高的溫度上仍是開的。 美國專利第US - 4，823，047號和美國專利 第4，754，193號建議使用液態汞和膝嚢，但這種 元件摻雜法也是困難的，而同樣在製造小尺寸膠囊時也是 困難的。美國專利第US — 4，808，13彡及申請案 第E P — A— 5 6 8 3 1 7號掲示使用浸在液態汞之多孔 材料的小球成小丸，然而在此情況下將這些小丸放置在燈 中會很麻煩。 美國專利第US — 3，657，589號以其申請人 之名揭示了使用汞與鈦及/或锆之金屬間化合物以在燈管 中引入並正確地摻入汞：這些材料在溫度高達5 0 0°C時 仍穩定，如此就可與過去的製燈步驟相同。在這些材料中 ，可取的化合物是Ti3Hg，由申請人以St505之 商品製造及販售。依照該專利，S t 505可以自由形式 引入燈管，如壓縮之粉末形式，也可以是有支撐的形式， 如壓在開放式容器或置於一支撐金屬條上之粉末的形式。 後一可能性特別受到燈管製造者的軎愛，因爲載有汞分配 材料之金屬條可做成環形而如此形成電極屏蔽構件。在燈 管封住（密封）後，汞可以經由所謂的激化處理而由化合 物釋出，該激化處理是藉由燈管外的線加熱化合物並圈產 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) "裝· 訂 -5 - 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印褽 __B7 _五、發明説明（3 ) 生的無線電波加熱化合物而在約9 0 0 °C的溫度下進行 3 0秒。然而在此激化下這些化合物的汞生成置少放5 0 %，而其餘的汞在燈管生命期中會慢慢釋出。歐洲專利申 請案第95830046. 9 (EP—A— 0669639)號和第 95830284. 6 (EP — A — 〇 6 9 1 6 70)號以申請者之名，建議混合上述荥 之金羼間化合物與鎇錫和銅的合金，稱爲促進合金，它具 有的功能是使汞更容易在激化步班中由金屬間化合物中釋 出，如此允許數短的加熱時間或較低溫度。因爲在本發明 的屏蔽元件中，以銅爲基礎的促進合金都混有汞的金屬間 化合物，在剩下的描述以及在申請專利範圏中，' 汞釋放 材料'之定義是用來指此一混合材料。 在製造螢光燈會面對的另一問題是提供吸附反應氣體 的機構。事實上我們知道，燈管是操作藉由某些氣體的許 多機制而會造成損害：氫氣（H2)與一部分稀有氣體放 電射出的竃子反應，由此導致需要開啓燈管的最小電壓增 加；氧氣（〇2)和水（H2〇)產生氧化汞，而減少此元 素：最後•一氧化碳（CO)和二氧化碳（C02)與電 極接觸而分解，如此形成具有前述不良效果之02以及會 積在磷粉上而在燈管內產生黑暗區之礦。 此一問題在歐洲專利第E P — A — 0 6 6 9 6 3 9號 及第EP — A — 069 1 670號中也需面對，它們建議 在汞釋放材料的粉末中，視吸附前述氣體而定，加入抓取 材料的粉末•通常使用的抓取材料之合金是重量百分比組 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度埴用中國國家揉率（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^09624 a? B7 經濟部中央樣準局負工消费合作社印製 五、發明説明（4 ) 成爲鉻84%_鋁1 6%，由申請人以ST1 〇 1之商品 名製造爲販售。其他可用於燈管的抓取材料是譬如具有重 量百分比組成爲锆70%-釩24. 6%-鐵5. 4%之 合金，以及具有重置百分比組成爲锆7 6. 6% —鐵 23. 4%之合金，兩者是由申請人以分別爲St 707 和Stl98之商品名製造及販售· 由先前的技術可知，需在環繞在竈極的屏蔽組件上直 接提供抓取材料和汞释放材料，如此在同一構件上包含所 有三個功能，即汞分配，反應氣饞吸附和«極屏蔽•此構 件在此技術中簡稱爲|屏蔽'*而此下描述將用此稱呼。 在美國專利第3，657，589號中，是不能將抓 取材料與汞釋放材料混合，但當引用銅爲基礎之促進合金 時即不可能的：事實上，在汞釋放的激發期間，銅基礎的 合金會溶化，如此至少在抓取材料表面鍍上一部分，結果 降低了氣體吸附的功能。因此常使用促進合金時，較可取 的是該抓取材料與汞釋放材料分開•最方便獲放的方法是 在條狀支撐的不同軌上沈積粉末狀之汞釋放材料和粉末狀 的抓取材料•上述歐洲專利申請案己建議了符合此條件的 可能性，這是藉由在條上的兩面經由冷軌而沈積兩種粉末 *這樣的技術是在壓力滾简間以一穩定的狀況通過冷支撐 條和粉末，如此獲得粉末的軌跡。然而在條上兩不同面沈 稹粉末在實用上不易施行。事實上，在單一工作步驟上滾 兩面需在將金屬條垂直穿過兩相對滾筒，同時在條之兩相 對側澆上兩不同粉末，但此操作相當複雜。另一方面，在 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. -訂 本纸張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4规格（210X297公釐} 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 本紙張尺度適用中«國家橾率（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^09624 A7 __B7 _ 五、發明説明（5 ) 兩不同之通道上求實行兩面的沈稹時，在第二滾简步驟時 第一沈積軌道有脫落成某些變化的危險。在條之面滾壓的 另一可能危險是假如屏蔽在製造時要彎曲，粉末會脫落， 特別是在彎曲的凹面部分。最後，一個較少發生的缺黏是 當滾壓時粉末跳到使用不同粉末的一造。事實上，不同硬 度的粉末在支撐金屬條上引起不同強度的機械應變，假如 不平衡，會導致變形；特別是金屬條會沾著一側伸展，導 致側向彎曲（單刀形狀）。 本發明的目的是提供一個生產供螢光燈用之改良屏蔽 的製程，該屏蔽結合了汞分配和氣體抓取之功能而不會有 上述缺點。本發明的另一目的是如此生產的屏蔽· 依照本發明要獏得這些目的，首先是關於生產在螢光 燈內之汞分配、反應氣體®附及電極屏蔽之裝置的製程， 包含的步驟有’· -在金屬條的單面上以冷軌操作來沈積數條粉末狀汞 釋放材料之軌道及一或多道粉末狀抓取材料之軌道，使得 對稱於^gjui邕黏上之機械應變的$不高於1 5 J6 ; -將金屬條切片，其間距是稍大於要製造的屏蔽之圃 周或等於其高度； -將金屬條之片段做成環形並在短邊相衝接。 以下將以非限制性的例子參考附圖來描述本發明，其 中的附圖是： 圖1顯示依照本發明用來生產屏蔽之可能的金牖條； 圖2顯示依照本發明另一實施例的用來生產屏蔽的可 —8 ~ ^「裝— (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（6 ) 能之金靥條； 圆3顯示引用來生產本發明屏蔽之可取形狀的金屬支 撐的可能之截面圓（未依比例顯示）； 圖4顯示以圖1之金靥條所獲得的本發明之屏蔽； 圆5 a和圓5 b顯示由圖2之金饜條所獲得的依照本 發明之屏蔽的兩個可取實施例：以及 圖6顯示一燈管之剖面圖，它具有依照本發明的屏蔽 被設置的電極附近的工作位置上。 如前所述，多軌材料利用冷軌而沈積在支撐金屬條的 單一面上，道是一個爲人熟知的技術，它是在一個持績供 入滾简的支撐條上投上鬆的粉末軌跡，由此讓粉末以冷壓 合方式黏上支撐條。 條可由許多材料來做成；然而以使用鎳板網較佳，它 包含良好的機械特性與在燈管工作步篇[的高溫下之良好的 抗氧化性。條的厚度可取的是在0. 1至0. 3奄米（ mm)之間。條的宽度可以是相當於最終屏蔽的高度，通 常是4至6. 5毫米之間，或者可以是稍大於所要的屏蔽 之圚周；這兩個選擇可分別參考圖1和圖2，而由後文詳 細描述。 爲了避免在滾壓材料時產生所謂軍刀#形之條，必 須以對稱於同一條之軸上在條上小心施加機械應變。在本 文後面，當使用機械應變時，我們結對稱的觀念一個寬鬆 的意義，也就是說*它並不指絕對相等的機械負載值：而 是意味著施加在對於條之中央軸上幾何對稱黏上的機械負 ：---:—nl裝丨| (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ Γ ， li. I Hi · 本紙張尺度適用中困躏家揲準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 9 經濟部中央樣窣局貝工消費合作社印製 A7 _____B7 _五、發明説明（7 ) 載是相似的，其彼此差異並不超過1 5% * 對稱應變之條件可由許多方式獲得：在沿著條之軸上 有不平均分布的粉末軌跡的情況下，可引用一列短的滾筒 ’每一個施加不同的負載於其下的有覆有粉末軌跡或未覆 者之條片段上。上述對稱應變狀況可以更容易由以下沈積 多種材料之方法來達成|即讓相對於條之軸的對稱軌上包 含的材料所具有的硬度值彼此不相差超過1 5%。在幾何 觀點下，此狀況在成對的軌跡之條件下需要讓條之軸沒有 滾壓材料，而在奇數軌跡之條件下，條之軸與一材料軌跡 之軸相合。爲了滿足上述對稱條件，必須知道引用的多種 材料之硬度。通常的原則是，可以說抓取合材會比汞釋放 之金屬間化合物爲硬。然而在可取實施例中，硬度對稱所 需的條件可以簡單地由針對條之軸對稱地沈積成對的同材 料軌跡（除了可能的中央軌之外）即可達成。 具有對稱材料軌之可能的金屬條片段是示於圖1和圖 2。在圖1中，它顯示條1 0具有之寬度等於屏蔽高度， 其中在金屬支撐12之面11上沈積有一些汞释放材料軌 跡1 3，1 3 >，以及一個抓取材料軌1 5。在此圖中只 作爲範例只表示出| 一條上有兩軌汞釋放材料和一抓取材 料，但是當然這些軌跡的數目，位置和距離都可依需要而 變。在圖2中顯示的條2 0所具有的寬度大於圈1之金屬 條並稍大於要製造的屏蔽之園周·在支撐2 2的面2 1之 中央區域上滾有汞釋放材料軌23，23 >，23"和抓 取材料軌24，24> ;此在給定之範例之情況中，一金 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 「裝 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -10 - 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 3096^4 A7 _ B7五、發明説明（8 ) 層條具有三軌汞釋放材料和兩軌抓取材料，但我們應明白 ，如圖1之金屬條所述的情況，道些數目是可變的。在面 2 1的條邊緣兩菡2 5，2 5 >是保留沒有材料軌跡。在 滾壓後不同材料的軌跡厚度通常在2 0至1 2 0微米（从 m )之間。 爲了協助粉末軌跡黏上金屬條，可以訴諸於此領域已 知技術；例如，條的表面可藉機械處理而粗糙化；或者， 可以沿著金屬條的整個長度形成一些凹陷以適於接受粉末 軌跡。此一方式示於圖3，代表本發明可能金屬條之截面 (未以比例表示，強謂了厚度/宽度比例以顯示重黏之細 節）：條30具有之上表面31設置了32，32<，… ……以滾上主動材料。在條3 0之下表面3 3上提供有縱 向變形34，34> ...........可用來協助將屏蔽生產成 可取的形態，如下文所描述。此一或其他金靥條之適當截 面可以很容易藉由在滾壓粉未步驟之前讓平的金屬條通過 適當的成形滾筒而獲得。 接著·具有材料軌跡的金屬條切成片。圖1所示的種 類之條所具有的宽度等於所要的屏蔽之高度，它被切成沿 圖上虛線以間距稍大於屏蔽圓周；在圖2所示的另一個實 施例，條之寬度稍大於屏蔽園周，而條之切片是沿圖上虛 線其間距相當於所要屏蔽之高度。在兩個情況下，每一片 段是矩形，邊長比方例通常在約5 : 1到1 5 : 1之間。 在本發明的屏蔽之最後生產步驟中，條之切段是彎曲 並藉由連結片段的短邊而封成環形。該連績可以機械方式 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） ,, 一 Π - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（9 ) 施行，如縝縮，或熔接*然而也可以做成不同的屏蔽截面 形狀，如椭圓形成方形截面•此可取實施例如圖5 a和 5 b所示，分別顯示具有環形截面之屏蔽5 1和具有矩形 截面之屏蔽5 2。 本發明的第二個黏是關於上述製程所獲得的燈管之屏 蔽。 真正生產的屏蔽是視其所裝置的燈管而定：特別是材 料是和要沈稹的軌跡數目和宽度是視不同燈管所薔的汞釋 放材料和抓取材料之置而定· 汞釋放材料是依照前述美國專利第115-3，6 5 7，5 8 9號之汞與鈦及/或鍩之金屬間化合物 ，摻有以申請人爲名之歐洲專利第E P - A - 06 69 39號和第EP - A— 069 1 670號所述之 銅合金以加強汞的釋出•對於汞由材料中釋放之調製與及 條件可參考上述文件。這些材料可取的是以粉末形式，而 顆粒大小在100到25 0微米（#m)之間。 所利用的抓取材料可取的是如美國專利第U S — 3，203，901號所揭示之St 101合金，此合金 之使用的調製與條件再可參考之*也可以使用前述之 St707和St 198合金，其調製及使用情況分別如 美國專利第US — 4，312，669號和第US — 4 * 306，887號所述。抓取材料的顆粒大小可取的 是在100到250微米之間。 圖4顯示利用讕1之金靥條所製成的屏蔽4 0，其中 (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) "裝‘ 訂 本纸張尺度適用中國國家樑準（CNS M4规格（210X297公釐） -12 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印氧 A7 B7 五、發明説明（10 ) 所示的沈積軌跡是在圈周方向。圈1之條是沿虛線切成間 距稍大於屏蔽圈周；如此得到的切片是學成環形並在點 4 1作點熔接，如此形成一完整屏蔽4 0，在其外表面 42上承載軌跡13，13 <和15» 依照本發明的屏蔽之可取實施例可由圖2之條開始， 而成爲圖5a和5b所示。在條的邊緣上，二區域25， 2 5 >是保持沒有沈稹材料以留下來作爲屏蔽生產之最終 熔接步驊之用。在此情況中，金屬條是切成間距相當於屏 蔽之所需高度，如圓2沿虛線所示。得到的片段接著彎曲 並在區域25，25 /上熔接，如此獏得的屏蔽，其多種 材料軌跡是在屏蔽之外表面5 4上沿著平行於軸向之方向 。屏蔽可能的截面有很多，但可取的是如圖5 a和5 b所 示，其中圓5 a之屏蔽5 1是環形截面，而圓5 b所示之 屏蔽5 2基本上是矩形截面。使用圖2之宽金屬條是較佳 的，因爲在此情況下可得一宽空白區，以施行熔接區5 3 ，以及一空白區將屏蔽熔接到支撐物上，以便在燈管內固 定其位置。 屏蔽5 2之形狀特別是在具有圖3所示之截面的金靨 條來開始製作時是較佳的。由於屏蔽5 2基本上具有矩形 截面，我們可以將片段的彎曲處指定在沒有材料軌跡的區 域，如此避免在彎曲動作下發生粒子鬆脫的危險。當然， 即使由圖3所示之截面的金屬條來獲得矩形屏蔽是可取的 ，但依照本發明，所有屏蔽形狀和金屬條之截面組合都是 可能的：譬如，也可能由一個具有刻痕3 4 · 3 4 > *… 本紙張尺度適用中困困家揉準（匚阳）八4*1格（2丨0父297公釐） -1〇 - (請先閎讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) .裝. 訂 Α7 Β7 五、發明説明（11 ) .......但是沒有座3 2，3 2 > ..........之金屬條來製作 矩形屏蔽，或者使用在屏蔽之外表面沒有刻痕3 4， 3 4 一 ..........，‘而具有或沒有座3 2，3 2 一，......... 之金屬條來製作環形截面之屏蔽。在圖6中顯示一長形燈 管的末端部分的剖面圖，它顯示一個於工作位置的本發明 之屏蔽。圖中顯示3燈管6 0，提供電力給電極6 2的電 接點6 1 ，以及固定在支撐物上的屏蔽6 3。 本發明的屏蔽相對於先前的技術具有許多優點。主要 的優點是，利用本發明的屏蔽可讓汞釋放材料和抓取材料 保持分離，如此避免在各種材料運作中可能的干擾；此外 ，利用本發明的屏蔽，所有材料是滾壓在支撐的單面上， 如此避免了在某些先前技術的屏蔽所需要的雙面滾壓所造 成的實用上的製造困難· f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央樣準扃貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（2丨0X297公釐） _______ 14 -

Claims (1)

1. 303624 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 六、申請專利範圍 1·—種螢光燈內之汞分配、反應氣體吸附和電極屏 蔽之裝置的生產製程，包含的步揉有： 一以冷軋操作在一金屬條的單面上沈稹可變數目的粉 末狀汞釋放材的軌跡以及一或多個粉末狀抓取材料的軌跡 ’並使得相對於金屬條之中心軸對稱的二點上所施加機械 應變差不高於15%; -將金屬條切片，其間距是稍大於要生產的屏蔽之圓 周，或等於其高度； '-將條的片段做成環形並在二短邊上連結在一起。 2. 如申請專利範園第1項的製程，其中在粉末軌跡 沿著金屬條中心軸爲非對稱分布的情況下，使用一列窄滾 筒’每一個施加不同的負載給其下的金屬條部分· 3. 如申請專利範園第1項的製程，其中不同材料沈 積在金屬條上的方式是使得對稱於條之中央軸的軌跡所包 含的材料，其硬度值之差異彼此不超過1 596。 4 ·如申請專利範困第1項的製程，其中金屬條（ 1 0 )具有的宽度等於要製造的屏蔽之高度，而其中金屬 條切片的長度稍大於要製造的屏蔽之圖周。 5 ·如申請專利範園第1項的製程，其中金屬條（ 2 0 )具有的寬度稍大於要製造的屏蔽之圓周，而其中金 腸條切片等於要製造的屏蔽之高度。 6.如申請專利範園第1項的製程，’其中金屬條的一 面（3 1 )上提供了縱向座（3 2，3 2 > ..........）以 適於接收粉末軌跡* —^1 —^1 ^1-1 (請先聞讀背面之注$項再填寫本頁) 訂- 本紙張尺度遑用中國國家橾率（CNS)A4規格（ 210X297公釐15 - 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 A8 B8 C8 ____ D8六、申請專利範固 7 .如申請專利範園第1項的製程，其中金靥條的一 個（3 3 )上提供了縱向變形（3 4，3 4 < ..........) 以適合作爲《曲處。 8.—種在螢光燈內之汞分配、反應氣體吸附和髦極 屏蔽之裝置，它包含了金屬條（10 ; 20 ; 30)的環 形片段，在其單面上沈稹有汞韆放材料/網基礎之促進合 金的混合粉末之軌跡（13，13> ; 23，23 一， 23')以及一或多個抓取材料之軌跡（15 : 24， 2 4”。 9 _如申請專利範園第8項的裝置，其中置於對稱於 金屬條之軸的材料所具有的硬度值彼此相差不超過15% 9 1 0 .如申請專利範園第8項的裝置*其中軌跡（ 13，13' ; 15)是沈稹在環的外表面（54)的圓 周上。 1 1 .如申請專利範圓第8項的裝置，其中軌跡（ 23，23'，23' ;24，24 一）是沈積在環的外 表面（5 4)平行於軸向的方向上。 1 2 ·如申請専利範園第8項的裝置，其中該混合物 包含金靥間化合物T i 3Hg以及一個由銅-錫合金和銅 -矽合金中選取汞樺放促進合金· 1 3 ·如申請專利範圍第8項的裝置，其中抓取材料 是重量百分比組合爲銷8 4 96 —銀1 6%之合金β 1 4 .如申請專利範園第1 1項的裝置，它具有矩形 本紙張尺度適用中國國家梯準（〇奶）八4規/格（210父297公釐）-16 - ' ---VI ^-- - f (請先閲讀背面之注意^項再填寫本頁) 訂 T 鍊 經濟部中央標準局負工消費合作社印装 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 的截面，其上沈稹汞釋放材料混合物以及抓取材料的區域 基本上是平面的，而其彎面是位於沒有該材料之域。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 本紙張尺度逋用中國國家梯準（CNS)A4规格（210Χ297公釐）-17 -