专利名称：荧光灯及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在玻璃管的内表面处形成有保护膜的荧光灯，及其制造方法。
现有的荧光灯具有因长期点燃使用而致玻璃管黑化、光束减低等问题。一般认为，产生这种黑化现象的原因包括①封入荧光灯中的水银与玻璃管中的碱成分反应形成汞合金，②金属水银浸透至玻璃管中，③由紫外线产生的诸如银盐感光利料曝光过强的负感现象。因而通过在玻璃管与荧光体层之间形成主要由金属氧化物构成保护膜的方式，以防止玻璃管黑化、抑制光束减低的技术已属公知。
为了充分发挥保护膜的功能，需要使保护膜材料涂敷均匀、保护膜不脱落，并成为致密均匀的膜层。作为保护膜材料使用的金属氧化物材料通常采用平均粒径约为1微米以下的无定型微小粒子。这种微小粒子具有呈针状、树枝状或羽毛状的形状，因而这种无定型微小粒子容易麇集，难以调制出分散性良好的悬浊液(悬浮溶液)。当以分散生不好的悬浮溶液涂敷于玻璃管上时，容易产生因涂敷不均匀、粒子脱落所导致的孔眼。特别是对于膜厚较薄的情况，涂敷不均匀现象尤为明显，使得膜层不再连续，因而不能充分发挥保护膜的功能。另一方面，如果使膜厚比较厚，则膜层上又会产生裂缝，发生膜层的脱落，所以这种情况也不能充分发挥保护膜的功能。
本发明的目的是要提供一种具有致密均匀之保护膜，从而能抑制玻璃管黑化、抑制光束减低的荧光灯。
为实现上述目的，本发明提供一种荧光灯，它具有玻璃管，形成了该玻璃管内表面处的保护膜，以及形成了该保护膜上的荧光体层，其特征在于所述保护膜主要由基本上呈球形的金属氧化物粒子构成。
此外，本发明提供一种制造具有玻璃管、在所述玻璃管内表面处形成的保护膜、以及形成在该保护膜上的荧光体层之荧光灯的制造方法，其特征在于包括调制包含主要由基本上呈球形之金属氧化物粒子构成的分散物质之悬浊液(悬浮溶液)的步骤，以及通过将所述悬浮溶液涂敷在玻璃管内表面上并实施烧结的方式，在所述玻璃管内表面处形成保护膜的步骤。
本发明的荧光灯中，最好使构成保护膜用的金属氧化物粒子的60％以上基本上呈球形，如果80％以上基本上呈球形尤好。另外，与上述相类似，在本发明的荧光灯制造方法中，最好使构成悬浮溶液中分散物质用的金属氧化物粒子，60％以上基本上呈球形，如果有80％以上基本上呈球形尤好。
本发明人根据各种研究的结果发现，主要采用呈球形或略呈球形的金属氧化物粒子，即可形成致密均匀的保护膜。
换句话说，采用这种金属氧化物粒子可以提高金属氧化物粒子的流动性，从而可以调制出分散性能优良的悬浮溶液，因而可以提高悬浮溶液在玻璃管表面上的涂敷性能，得到涂敷相当均匀目致密的保护膜。而且由于这种悬浮溶液具有优良的分散性，所以即使长时间静止放置也难以发生粒子的凝聚，从而具有优良的稳定性。另外，这种悬浮溶液即使发生凝集，也容易再次将其分散开。
图1为表示作为本发明一种具体实施方式
的荧光灯主要部分结构的剖面图。
图2为表示本发明的和现有的直管型荧光灯光束保持持性的曲线图。
图3为表示本发明的和现有的圆管型荧光灯光束保持特性的曲线图。
图4为表示用透射型电子显微镜(TEM)观察按照本发明制造之荧光灯中所用的球形γ-Al2O3粒子所得图象的示意图。
图5为表示用透射型电子显微镜观察现有技术中所用非定型γ-Al2O3粒子所得图象的示意图。
附图中的参考标号的含义为1玻璃管2保护膜3荧光体层下面参考
本发明的最佳实施例。
图1为表示作为本发明一种具体实施方式
的荧光灯管横剖面示意图。如图1所示，这种荧光灯具有玻璃管1，形成在玻璃管1的内表面处、主要由金属氧化物构成的保护膜2，以及形成于保护膜2上的荧光体层3。虽然图中未示出，但在玻璃管1的两侧端部处，与常规荧光灯类似地，还配置有电极等部件，并在玻璃管内部封装有水银和稀有气体。
下面说明这种荧光灯的制造方法。
使用主要呈球形或略呈球形的金属氧化物粒子调制成以水为分散媒体的悬浮溶液。然后将这种悬浮溶液涂敷在玻璃管1的内表面处，待干燥之后，通过烧结方式形成保护膜2。在烧结之后，构成保护膜2的金属氧化物粒子大体仍保持烧结前的形状。
通过使用呈球形或略呈球形的金属氧化物粒子，可以使金属氧化物粒子具有良好的流动性，进而司以提高悬浮溶液的分散性能。通过使用分散性良好的悬浮溶液，还可以减少涂敷的不均匀度，并可得到膜厚偏差较小的均匀保护膜。由于可以抑制粒子的凝集，所以即使膜厚较薄也可以形成致密均匀的保护膜。
在形成该保护膜之后，可按常规制造方法制作荧光灯。
实施例下面利用实施例更详细地说明本发明，然而本发明并不仅限于下述各实施例。
(实施例1)使用较长直径/较短直径比为1/1～1.2/1、平均粒径为1～30毫微米的球形γ-Al2O3粒子，取水为分散媒体，并按Al2O3的浓度分别为1(重量)％、2(重量)％、5(重量)％的比例调制悬浮溶液。
这里的较长直径为粒子最大直径，较短直径为粒子最小直径，平均粒径为较长直径与较短直径的平均值。因此，呈完全球形的粒子的较长直径/较短直径比为1/1。
平均粒径为1～30毫微米的球形γ-Al2O3粒子可用诸如气相法等制造的粒子。这里的气相法为通过对作为目的产物之金属氧化物(如Al2O3)中的作为原料的金属(如Al)实施加热、蒸发，并与氧气反应的方式，制造金属氧化物超微粒子的方法。通过对制造条件(反应条件)的控制，便可控制金属氧化物粒子的粒径。
将悬浮溶液涂敷在平坦玻璃基板上，在温风下干燥后，于大约600℃下条件实施烧结，形成盖覆膜。在用肉眼观察时，并不能在所形成的盖覆膜上发现涂敷不均匀、盖覆膜脱落、孔眼等缺陷。
在浓度为1(重量)％时膜厚为0.3微米，在浓度为2(重量)％时膜厚为0.5微米，在浓度为5重量％时则为1微米。另外，由所得的单位面积基板上的盖覆率可知，即使当浓度为1(重量)％(膜厚为0.3微米)时盖覆率也将超过95％。对于浓度为2(重量)％(膜厚为0.5微米)的情况，盖覆率可达99％，对于浓度为5(重量)％(膜厚为1微米)的情况，盖覆率可达100％。所述结果如表1所示(试样l-1～1-3)。
(表1)
如表1所示，取试样1-1～1-3，虽然Al2O3的浓度较小使得膜厚较薄，但盖覆率仍相当高，能充分发挥作为保护膜的功能。
表1还示出按照与本实施例相同的方法，采用现有技术中通常使用的呈诸如针状、树枝状或羽毛状的无定型γ-Al2O3(平均粒径为20毫微米)的材料形成盖覆膜时的结果(试样1-4、1-5)。对于这些青况，膜厚为0.5微米时的盖覆率约为77％，膜厚为1微米时的盖覆率约为85％，因此在膜厚相同的情况下，与试样1-1～1-3相比并不能充分得到作为保护膜的功能。一般认为现有技术中所用的非定型γ-Al2O3容易发生凝集，从而使涂敷不均匀，进而导致盖覆率低下。
另如图4所示，当用透射型电子显微镜(TEM)观察使用试样1-1～1--3中的γ-Al2O3时，可以确认它们呈分散的球形γ-Al2O3状态。在如后所述的实施例2中使用的试样2-1～2-3，以及在实施例3～5中使用的球形γ-Al2O3也处于类似的状态。用透射型电子显微镜观察现有技术中所用的无定型γ-Al2O3所得结果如图5所示。
(实施例2)使用较长直径/较短直径比为1/1～1.5/1、平均粒径分别为1～50毫微米、30～70毫微米、50～100毫微米的球形γ-Al2O3粒子，取水为分散媒体，并按浓度为2(重量)％的比例调制出悬浮溶液，按与实施例1相同的方式在玻璃基板上形成膜厚为0.5微米的盖覆膜。得到这类盖覆膜每单位面积基板上的盖覆率。其结果如表2所示(试样2-1～2-3)。
(表2)
*)试样2-4的平均粒径为对全部粒子求平均所获得的平均粒径。
如表2所示，本发明的盖覆率均在95％以上，所以每一种盖覆膜均可充分发挥作为保护膜的功能。表2中由试样2-4所示的实例，为使用诸如呈针状、树枝状或羽毛状的、平均粒径为50毫微米的非定型γ-Al2O3制作盖覆膜(膜厚为0.5微米)，它的盖覆率仅为75％，所以不能得到作为保护膜有效功能的盖覆率。一般认为其盖覆率低下的原因与实施例1中的情况相似，是由于涂敷不均匀造成的。
即使采用球形粒子，如果较长直径/较短直径比超过1.5/1而使粒子形状近于棒形，由于其分散性能变差，会使盖覆率平均下降3％左右。这还将减低光束的保持率。当平均粒径超过100毫微米时，由于填充率下降而使盖覆率下降至95％，于是与平均粒径小于100毫微米的情况相比，光束保持率减低得更多。另一方面，当平均粒径小于1毫微米时，则难以制得γ-Al2O3粒子，而且其凝集性增大，所以不具有实用性。
(实施例3)使用较长直径/较短直径比为1/1～1.2/1、平均粒径为1～50毫微米的球形γ-Al2O3、TiO2、SiO2和Y2O3粒子，取水为分散媒体，并按浓度为2(重量)％的比例调制出悬浮溶液，按与实施例1相同的方式在玻璃基板上形成膜厚为0.5微米的盖覆膜。得到这类盖覆膜在每单位面积基板上的盖覆率。其结果如表3所示(试样3-1～3-4)。
(表3)
如表3所示，使用各种材料的盖覆率均相当高，所以每一种盖覆膜均可充分发挥其作为保护膜的功能。
(实施例4)图2是表示额定输出功率为40W的直管型荧光灯的点燃时间与光束保持率(下称光束保持特性)的曲线图。曲线B1表示使用由较长直径/较短直径比为1/1～1.5/1、平均粒径为1～50毫微米的球形γ-Al2O3粒子调制出的悬浮溶液形成之保护膜的荧光灯光束保持特性，曲线B2表示使用由较长直径/较短直径比为1/1～1.5/1、平均粒径为50～100毫微米的球形γ-Al2O3粒子调制出的悬浮溶液形成之保护膜的荧光灯光束保持特性。曲线C表示使用由平均粒径为20毫微米的无定型γ-Al2O3粒子调制出之悬浮溶液形成之保护膜的荧光灯光束保持特性。膜厚均为0.5微米。
在点燃时间为8000小时时，曲线B1和B2表示的本实施例荧光灯的光束保持率仍保持为90～91％，而作为对比实例，曲线C表示的现有荧光灯光束保持率则大约下降至80％。而且，本发明保护膜的盖覆率在95％以上，所以可以抑制水银和紫外线导致的玻璃管变黑效应，故可以保持较高的光束保持率。另一方面，现有技术中保护膜的盖覆率将低至为77％，所以玻璃管将接收比较多的水银和紫外线，水银会与玻璃管中的碱成分反应，紫外线会产生诸如银盐感光材料曝光过强的负感现象，所以会加快玻璃管的黑化现象，使光束保持率减低。
(实施例5)图3是表示额定输出功率为30W之圆管型荧光灯的光束保持特性曲线图。曲线D1表示使用由较长直径/较短直径比为1/1～1.5/1、平均粒径为1～50毫微米的球形γ-Al2O3粒子调制出的悬浮溶液形成保护膜的荧光灯光束保持特性，曲线D2表示使用由较长直径/较短直径比为1/1～1.5/1、平均粒径为50～100毫微米的球形γ-Al2O3粒子调制出的悬浮溶液形成保护膜的荧光灯光束保持特性。曲线E表示使用由平均粒径为20毫微米的无定型γ-Al2O3粒子调制出的悬浮溶液形成保护膜的荧光灯光束保持特性。膜厚均为0.5微米。
在点燃时间为4000小时时，由曲线D1和D2表示的本实施例荧光灯的光束保持率仍保持为93～95％，而作为对比实例，由曲线E表示的现有荧光灯光束保持率降至约85％，即与实施例4所示情况相似，其保护膜的效果比较差。
上述各实施例中均以保护膜利料主要使用γ-Al2O3的情况为例进行说明，但使用其它类型的，如使用α-Al2O3的情况或者混合使用α-Al2O3和γ-Al2O3的情况，也可得到同样的效果。此外，对于使用TiO2、SiO2和Y2O3中一种材料的情况，对于以适当组合的方式使用Al2O3、TiO3、Sio3和Y2O3中两种以上材料的情况，也可得到同样的效果。另外，悬浮溶液中用的分散媒体并不仅限于水，也可以采用诸如醋酸丁脂等有机类分散媒体。必要时，还可以加入粘接剂等材料。
上述各实施例中均以100％地使用呈球形或略呈球形γ-Al2O3的情况为例进行说明，然而本发明并不仅限于此，还可以在不违反本发明的宗旨，不损失盖覆率和光束保持特性的条件下，适当地与现有材料混合使用。
如上所述，根据本发明构成的荧光灯具有玻璃管，形成了该玻璃管内表面处的保护膜，以及形成于该保护膜上的荧光体层，而且保护膜主要由基本上呈球形的金属氧化物粒子构成，所以可以使保护膜致密均匀，从而提供具有较强阻止水银和紫外线的能力、能抑制玻璃管黑化、并有良好光束保持特性的荧光灯。
权利要求
1．一种荧光灯，具有玻璃管，形成于该玻璃管内表面处的保护膜，以及形成于该保护膜上的荧光体层，其特征在于所述保护膜主要由基本呈球形的金属氧化物粒子构成。
2．一种如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于所述金属氧化物粒子的较长直径/较短直径比为1/1～1.5/1。
3．一种如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于所述金属氧化物粒子的平均粒径为1毫微米～100毫微米。
4．一种如权利要求1所述的荧光灯，其特征在于所述金属氧化物粒子为由Al2O3、TiO2、SiO2和Y2O3中选择的至少一种粒子构成。
5．一种制造具有玻璃管、形成于该玻璃管内表面处的保护膜、以及形成于该保护膜上的荧光体层之荧光灯的制造方法，其特征在于包括调制包含主要由基本呈球形之金属氧化物粒子构成的分散物质之悬浮溶液的步骤，以及通过将所述悬浮溶液涂敷在玻璃管内表面上并实施烧结的方式，在所述玻璃管内表面处形成保护膜的步骤。
6．一种如权利要求5所述的荧光灯制造方法，其特征在于所述金属氧化物粒子的较长直径/较短直径比为1/1～1.5/1。
7．一种如权利要求5所述的荧光灯制造方法，其特征在于所述金属氧化物粒子的平均粒径为1毫微米～100毫微米。
8．一种如权利要求5所述的荧光灯制造方法，其特征在于金属氧化物粒子为由Al2O3、TiO2、SiO2和Y2O3中选择的至少一种粒子构成。
全文摘要
本发明提供一种具有较强阻止水银和紫外线能力的、能抑制玻璃管黑化、并有良好光束保持特性的荧光灯。本发明是在玻璃管和形成于该玻璃管内表面处的荧光体层之间,还形成主要由基本上呈球形的金属氧化物粒子构成的保护膜。
文档编号H01J9/20GK1236182SQ9910761
公开日1999年11月24日 申请日期1999年4月28日 优先权日1998年4月28日
发明者立花弘一, 大高良宪, 天野丰一, 稻垣文拓 申请人:松下电子工业株式会社