荧光灯管的制作方法

专利名称：荧光灯管的制作方法
技术领域：
本发明关于一种荧光灯管(fluorescent tube)，并且特别地，本发明关于 一种可以有效地避免涂布于其上的荧光粉受到电浆的轰击而与水银气体产生化 合作用的荧光灯管，藉此以避免形成水银化合物而消耗荧光粉。
背景技术：
社会的进步，实有赖于照明设备的使用与发展。以美国为例，1999年约消 耗3百万兆千瓦时的能源，其中照明占21%左右。在各种照明中，白巾只灯消耗了 40%，也就是约"M亿仟瓦时的能源，产生15%光源。而较有效率的荧光灯管与 气体放电灯消耗60%,也就是约3780亿仟瓦时的能源，产生85%光源。美国2000 年仅照明光源的市场即有120亿美元，显见气体放电与焚光粉结合的焚光灯管 光源的高市场需求及开发新型环保、低耗电的萸光灯管的重要性。
请参阅图1。图1为习知的荧光灯管的示意图。习知的荧光灯管l具有一个 密封管体IO。密封管体10至少一端包含玻璃制成的通气管100，用以将管内抽 真空后填入适当压力的惰性气体(如氩气(argon)、氖气(neon)或两者的混合气) 以及水银(mercury)液滴或水银合金，再将通气管100烧软以压合封闭。而密封 管体10的内壁涂布的发光余辉(af terglow)短的荧光粉14可以是由单色萸光粉 (如红、绿、蓝)、多色荧光粉(如黄、青、橙、白色、…等)或红、绿、蓝三色 荧光粉以各种比例混合而成的混合物。前述所谓的短余辉材料指激发光关闭后 荧光粉发出的光强度衰减至二分之一的时间低于一分钟的荧光材料称之为短余 辉发光材料。
当由密封管体10两端的电极组12施加电力后，从热鴒丝或冷阴极释出的 电子，会因电场的作用而从一端加速朝向另一端移动且能量逐渐增加。在电子 行进过程中，主要是将水银气体原子激发至激发态。被激发的水银原子回复至 基态而释出光子，其主要波长为185 nm(约占5%)及253. 7 nm(约占60%)。这些 光子会被附着于管内壁的荧光粉14所吸收而将荧光粉14激发，然后再释出波 长为380 - 750 nm的可见光，其波长可以由选择不同的荧光材料而决定。此种气体放电产生短波长激发光诱使荧光粉14释出可见光的照明为日常居家、办公 室、夜间路灯等普遍釆用。
经专家研究，发现在长期使用下而致损坏的密封管体10,其内原先填入的 液态金属水银，其中有99. 8%的水银会与荧光粉14结合。主要的原因是电浆的 作用下，密封管体10内壁的荧光粉14会与水银汽产生化学反应，并且会因而 形成不易汽化、不发光与不透可见光的水银化合物。此结果显示，焚光粉14涂 布于密封管体IO内部有很大缺点。举例而言，管内可用水银气体原子的量，会 随着灯管使用时间的增加而逐渐减少、荧光灯管的发光性能也会随着使用时间 的增加而逐渐降低。特别是高演色性的荧光粉，其受到紫外光照射后的老化速 率比一般的荧光粉更快。同时，由于荧光粉涂布于管内壁，随着灯管使用，易 分解释出气体物质改变管内气体压力与影响气体放电的发光效率，进而导致荧 光灯管发光不稳定以及荧光灯管寿命减少。因此，为了维持发光稳定及高效率， 习知的荧光灯管在制造密封管体10时，密封管体10初始会填入过量的水银， 以补充使用过程的消耗。
然而，由于随着操作时间的增加，密封管体10温度也会随之上升，蒸发的 水银量增加也会使得管中的水银气压增加，进而影响气体放电的电流与电压关 系，并使发光不稳定。水银与荧光粉14结合成稳定化合物的量增加，亦会造成 回收处理损坏的焚光灯管内水银及荧光粉的困难度增加。此外，含水银的焚光 灯管废弃野外，若管壁破裂含水银荧光粉14棵露于空气中，经雨水作用后会溶 于水中而使水银随雨水流入土壤或河流，造成土壤与水源污染，因此产生了严 重的环保问题。再者，回收毁坏的密封管体10，因水银与焚光粉结合的化合物 不易分离，其再利用的成本高，厂商回收废灯管的意愿低，造成材料资源浪费 与严重环保问题。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种荧光灯管。特别地，藉由本发明的荧光 灯管，可以有效地避免涂布于其上的荧光粉受到电浆的轰击而与水银气体产生 化合作用，藉此以避免形成水银化合物而消耗荧光粉。并且，根据本发明的荧 光灯管，涂布于其上的荧光粉也不会因为与紫外线的照射而迅速地老化。换言 之，藉由本发明的荧光灯管的改良，可以将习知的荧光灯管仅具有20000小时 左右的使用寿命的缺点，大幅度地增长至接近50000小时，特别是对于采用高
4演色性的荧光粉的荧光灯管，更有延长使用寿命的效益。相对地，消费者使用 本发明的荧光灯管所需负担的成本亦减少。
本发明的目的在于提供一种荧光灯管。荧光灯管主要包含有密封的第一管 体、荧光粉层以及保护层。荧光粉层涂布于第一管体的外壁上。保护层披覆于 荧光粉层上。并且，保护层可用以保护该萸光粉层。
本发明的另一目的在于提供一种荧光灯管。荧光灯管主要包含有密封的第 一管体、荧光粉层以及第二管体。荧光粉层涂布于第一管体之外壁上。并且， 第一管体容纳于第二管体中。
本发明的另一目的在于提供一种荧光灯管。荧光灯管主要包含有密封的第 一管体、第二管体以及荧光粉层。第一管体容纳于第二管体中。并且，荧光粉 层涂布于第二管体的内壁上。
藉此，根据本发明的荧光灯管，其可帮助管电流更轻易地流过灯管，并且 能大大地减少漏电流比例，进而使得灯管具有表现优良的光学均匀度。换言之， 本发明的荧光灯管以其不增加多少成本的架构，便可使灯管达到客户对于光学 表现的更高标准要求。藉此，整根灯管乃至于其两端将能提供非常均匀的输出 光量。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更显而易懂，特举较佳实施 例，并配合附图作详细说明。


图1为习知的荧光灯管的示意图。
图2为根据本发明的第一具体实施方式
的焚光灯管的示意图。 图3为根据本发明的第二具体实施方式
的焚光灯管的示意图。 图4为根据本发明的第三具体实施方式
的荧光灯管的示意图。
具体实施例方式
本发明提供一种荧光灯管。并且更特别地，其是一种可以有效地避免涂布 于其上的荧光粉受到电浆的轰击而与水银气体产生化合作用的荧光灯管，藉此 以避免形成水银化合物而消耗荧光粉。并且，根据本发明的荧光灯管，涂布于 其上的荧光粉也不会因为与紫外线的照射而迅速地老化。以下将详述本发明的具体实施方式
，藉以充分解说本发明的特征、精神、优点以及实施上的简便性。请参阅图2。图2为根据本发明的第一具体实施方式
的荧光灯管3的示意图。 如图2所示，根据本发明的第一具体实施方式
的荧光灯管3包含有密封的第一 管体30、焚光粉层(fluorescent powder layer) 34以及保护层(protective layer) 36。以下将针对本发明的此具体实施方式
的荧光灯管3作更深入的介绍 与更详细的说明，包含其内各部位的结构与其功能以及作动方式。
如图2所示，第一管体30内抽真空。本发明的荧光灯管3进一步包含有水 银(mercury)以及两电极(electrode) 32。水银填充于第一管体30中。并且，水 银在真空的环境下可以蒸发为水银气体分子。而上述的两电极32可分别设置于 第一管体30的两端。藉此，上述的两电极32可以被用来藉由导电激发容纳于 第一管体30的水银气体分子产生紫外光。
在此要说明的是，为了达到第一管体30内的真空状态，上述密封的第一管 体30至少一端包含有通气管300。通气管300可以用来将第一管体30内抽真空 后填入适当压力的惰性气体(如氩气(argon)、氖气(neon)或两者的混合气)，再 将通气管300烧软以压合封闭。
同样示于图2中，荧光粉层34均匀地涂布于荧光灯管3的第一管体30的 外壁上。并且，保护层36披覆于荧光粉层34上。保护层36可以用来保护荧光 粉层34。于一个具体实施方式
中，上述的保护层36可以由可透光材料所制成。 于实际应用中，覆盖于第一管体30外的荧光粉层34以及保护层36,可以利用 薄膜制程进行整合，但不限于此。藉此，即可完全地避免荧光粉层34因为与水 银气体形成化合物而大量地消耗，或者是受到电极32轰击或因为与紫外光长时 间接触而老化。特别而言，对于高演色性的荧光粉更是容易受到紫外光的照射 而老化。因此，藉由本发明的荧光灯管3的改良结构，可使得采用高演色性的 荧光粉的荧光灯管的寿命会比一般的荧光灯管受益更多。
在此要特别说明的是，习知的荧光灯管，在其内的电极激发灯管内部的水 银分子之后，会因为水银分子在受到高电压的作用下进行能阶跃动，进而产生 紫外光。但习知的荧光灯管的主要目的是希望能透过涂布于灯管内壁上的荧光 粉受到紫外光照射，进而将紫外光转变成一般人生活上所需的可见光。众所皆 知，紫外光对于人体会有不良的影响。在长期的照射之下，紫外光甚至会造成 人体皮肤的不良病变。
因此，习知的荧光灯管的管体，通常会以普通的玻璃材质制作，即可隔绝 大部分的紫外光。灯管内的紫外光仅会在灯管内部散射并与荧光粉反应，在反应后，唯有可见光能够穿过可透光的普通玻璃从荧光灯管向外发射。
反观，根据本发明的第一具体实施方式
的荧光灯管3，由于焚光粉层34位 于第一管体30的外壁上，在荧光灯管3内部的水银分子受到高电压激发所产生 的紫外光必须能透过第一管体30而出，才能够透过位于第一管体30的外壁的 荧光粉层34产生一般人所需的可见光。因此，于一个具体实施方式
中，上述的 第一管体30的材料可以由纯石英(quartz)或无铁玻璃所组成。换句话说，只要 第一管体30能够以纯石英或者是无铁玻璃为材料而制造出来，使得紫外光可以 顺利地透过第一管体30。
相对地，为了避免紫外光直接照射到人体，根据本发明的荧光灯管3中披 覆于荧光粉层34上的保护层36,可以应用可隔绝紫外光的可透光材料所制成。
请参阅图3。图3为根据本发明的第二具体实施方式
的焚光灯管5的示意图。 如图3所示，根据本发明的第二具体实施方式
的荧光灯管5包含有密封的第一 管体50、荧光粉层54以及第二管体56。以下将针对本发明的此具体实施方式
的焚光灯管5作更深入的介绍与更详细的说明，包含其内各部位的结构与其功 能以及作动方式。
如图3所示，第一管体50内抽真空。此具体实施方式
的荧光灯管5同样包 含有水银以及两电极52。水银填充于第一管体50中。并且，水银在真空的环境 下可以蒸发为水银气体分子。而上述的两电极52可分别设置于第一管体50的 两端。藉此，上述的两电极52可以被用来藉由导电激发容纳于第一管体50的 水银气体分子产生紫外光。
在此要说明的是，为了达到第一管体50内的真空状态，上述密封的第一管 体50至少一端包含有通气管500。通气管500可以用来将第一管体50内抽真空 后填入适当压力的惰性气体(如氩气(argon)、氖气(neon)或两者的混合气)，再 将通气管500烧软以压合封闭。
同样示于图3中，荧光粉层54涂布于荧光灯管5的第一管体50的外壁上。 并且，第一管体50容纳于第二管体56中。第二管体56同样可以用来保护焚光 粉层54。于一个具体实施方式
中，上述的第二管体56可以由可透光材料所制成。 藉此，即可完全地避免荧光粉层54因为与水银气体形成化合物而大量地消耗， 或者是受到电极52轰击或因为与紫外光长时间接触而老化。
在此要特别说明的是，根据本发明的第二具体实施方式
的荧光灯管5,由于 荧光粉层54位于第一管体50的外壁上，在荧光灯管5内部的水银分子受到高
7电压激发所产生的紫外光必须能透过第一管体50而出，才能够透过位于第一管
体50的外壁的荧光粉层54产生一般人所需的可见光。因此，于一个具体实施 方式中，上述的第一管体50的材料可以由纯石英或无铁玻璃所组成。换句话说， 只要第一管体so能够以纯石英或者是无铁玻璃为材料而制造出来，使得紫外光 可以顺利地透过第一管体50。
相对地，为了避免紫外光直接照射到人体，根据本发明的焚光灯管5中容 纳第一管体50的第二管体56,可以应用可隔绝紫外光的可透光材料所制成。
请参阅图4。图4为根据本发明的第三具体实施方式
的荧光灯管7的示意图。 如图4所示，根据本发明的第三具体实施方式
的荧光灯管7同样包含有密封的 第一管体70、荧光粉层74以及第二管体76。以下将针对本发明的此具体实施 方式的荧光灯管7作更深入的介绍与更详细的说明，包含其内各部位的结构与 其功能以及作动方式。
如图4所示，第一管体70内抽真空。此具体实施方式
的焚光灯管7同样包 含有水银以及两电极72。水银填充于第一管体70中。关于产生紫外光的原理与 过程如上所述，在此不再赘述。同样地，为了达到第一管体70内的真空状态， 上述密封的第一管体70至少一端包含有通气管700。通气管700可以用来将第 一管体70内抽真空后填入适当压力的惰性气体(如氩气(argon)、氖气(neon)或 两者的混合气)，再将通气管700烧软以压合封闭。
同样示于图4中，荧光灯管7的第一管体70容纳于第二管体76中。在此 要特别指出的是，此具体实施方式
与上述第二具体实施方式
的主要不同之处， 在于第二具体实施方式
的荧光粉层54涂布于荧光灯管5的第一管体50的外壁 上，而第三具体实施方式
的荧光粉层74涂布于荧光灯管7的第二管体76的内 壁上。
在此要特别说明的是，根据本发明的第三具体实施方式
的荧光灯管7,由于 荧光粉层74位于第二管体76的内壁上，在荧光灯管7内部的水银分子受到高 电压激发所产生的紫外光必须能透过第一管体70而出，才能够透过位于第二管 体76的内壁的荧光粉层74产生一般人所需的可见光。因此，于一个具体实施 方式中，上述的第一管体70的材料可以由纯石英或无铁玻璃所组成。换句话说， 只要第一管体70能够以纯石英或者是无铁玻璃为材料而制造出来，使得紫外光 可以顺利地透过第一管体70。
相对地，为了避免紫外光直接照射到人体，根据本发明的荧光灯管7中容纳第一管体70的第二管体76，可以应用可隔绝紫外光的可透光材料所制成。
由以上对于本发明的具体实施方式
的详述，可以明显地看出，根据本发明 的荧光灯管，可以有效地避免涂布于其上的荧光粉受到电浆的轰击而与水银气 体产生化合作用，藉此以避免形成水银化合物而消耗荧光粉。并且，根据本发 明的荧光灯管，涂布于其上的荧光粉也不会因为与紫外线的照射而迅速地老化。
换言之，藉由本发明的荧光灯管的改良，可以将习知的焚光灯管仅具有20000 小时左右的使用寿命的缺点，大幅度地增长至接近50000小时，特别是对于采 用高演色性的荧光粉的荧光灯管，更有延长使用寿命的效益。相对地，消费者 使用本发明的荧光灯管所需负担的成本亦减少。
藉由以上具体实施方式
的详述，是希望能更加清楚描述本发明权利要求范 围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发 明权利要求范围内。因此，本发明的权利要求范围应该根据上述的说明作最宽 广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
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权利要求
1.一种荧光灯管，其特征在于该荧光灯管包含密封的第一管体；以及荧光粉层，涂布于该第一管体的外壁上。
2. 如权利要求1所述的荧光灯管，其特征在于该荧光灯管还包含保护 层，披覆于该荧光粉层上，用以保护该荧光粉层。
3. 如权利要求2所述的荧光灯管，其特征在于该保护层由可透光材料所 制成。
4. 如权利要求1所述的荧光灯管，其特征在于该荧光灯管还包含第二管 体，该第一管体容纳于该第二管体中。
5. 如权利要求4所述的荧光灯管，其特征在于该第二管体由可透光材料 所制成。
6. 如权利要求1所述的荧光灯管，其特征在于该第一管体的材料由纯石 英或无铁玻璃所组成。
7. 如权利要求1所述的荧光灯管，其特征在于该第一管体内抽真空，该 焚光灯管还包含水银，填充于该第一管体中，进而蒸发为水银气体分子；以及两电极， 分别设置于该第一管体的两端，用以藉由导电激发该水银气体分子产生紫 外光。
8. —种荧光灯管，其特征在于该荧光灯管包含 密封的第一管体；第二管体，该第一管体容纳于该第二管体中；以及 荧光粉层，涂布于该第二管体的内壁上。
9. 如权利要求8所述的荧光灯管，其特征在于该第二管体由可透光材料 所制成。
10. 如权利要求8所述的荧光灯管，其特征在于该第一管体的材料由纯石 英或无铁玻璃所组成。
全文摘要
本发明揭露一种荧光灯管。荧光灯管包含有密封的第一管体、荧光粉层以及保护层。特别地，荧光粉层涂布于第一管体的外壁上。保护层披覆于荧光粉层上。保护层用以保护荧光粉层。本发明可以有效地避免涂布于荧光灯管上的荧光粉受到电浆的轰击而与水银气体产生化合作用从而避免形成水银化合物而消耗荧光粉。
文档编号H01J61/30GK101515533SQ200910003540
公开日2009年8月26日 申请日期2009年1月6日 优先权日2009年1月6日
发明者何连任 申请人:苏州达方电子有限公司;达方电子股份有限公司