專利名稱：螢光燈結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明為一種螢光燈，特別是一種照明、光化學反應促進或加熱用的螢光燈結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
如圖1所示，為現(xiàn)有的螢光燈結(jié)構(gòu)10，具有一個密封管體11，其至少一端包含一玻璃制成的通氣管111，用以將管內(nèi)抽真空后及填入適當壓力的惰性氣體及水銀(mercury)(或水銀合金)，再將通氣管111燒軟以壓合封閉。而氣體放電管11的內(nèi)壁涂布發(fā)光余輝(afterglow)短的單色螢光粉13(如紅、綠、藍)、多色螢光粉13(如黃、青、橙、白色等)或紅、綠、藍三色螢光粉13以各種比例混合而成的混合物。前述所謂的短余輝材料是指激發(fā)光關(guān)閉后螢光粉發(fā)出的光強度衰減至二分之一的時間低于一分的螢光材料，稱之短余輝發(fā)光材料。
當由密封管體11兩端的電極組12施加電力后，從熱鎢絲或冷陰極釋出的電子，會因電場的作用而從一端加速朝向另一端移動且能量逐漸增加，電子行進過程中，將水銀氣體原子激發(fā)至激發(fā)態(tài)，被激發(fā)的水銀原子回復至基態(tài)而釋出激發(fā)光，其主要波長為185nm(約占5％)及253.7nm(約占60％)。這些光會被螢光粉13所吸收，而使將螢光粉13被激發(fā)，然后再釋出波長為380-750nm的可見光，其波長可以通過選擇不同的螢光材料而決定。此種氣體放電產(chǎn)生短波長激發(fā)光誘使螢光粉13釋出可見光的照明方式，為日常居家、辦公室、夜間路燈等普遍采用。
在長期使用下而致?lián)p壞的螢光燈結(jié)構(gòu)10，其原先填入的水銀有99.8％會與螢光粉13結(jié)合。主要的原因是等離子的作用下，密封管體11內(nèi)壁的螢光粉13會與水銀產(chǎn)生化學反應，形成不易汽化、不發(fā)光與不透光的水銀化合物。此一結(jié)果顯示，將螢光粉13涂布于密封管體11內(nèi)部有很大缺點，例如密封管體11內(nèi)可用水銀的量，會隨著螢光燈使用時間的增加而逐漸減少、螢光燈的發(fā)旋光性能也會隨著使用時間的增加而逐漸降低。同時由于螢光粉13涂布于密封管體11內(nèi)壁，易分解釋出氣體物質(zhì)改變密封管體11內(nèi)氣體壓力與影響氣體放電的發(fā)光效率，導致螢光燈發(fā)光不穩(wěn)定及壽命減少。
現(xiàn)有的螢光燈為了維持發(fā)光穩(wěn)定及高效率，因此制造密封管體11時，密封管體11初始會填入過量的水銀，以補充使用過程的消耗。由于密封管體11溫度會隨操作時間上升，蒸發(fā)的水銀使得管中的水銀汽壓增加，而影響氣體放電的電流與電壓之間的關(guān)系，使發(fā)光不穩(wěn)定。此外，水銀與螢光粉13結(jié)合成穩(wěn)定化合物的量增加，使得回收處理損壞的螢光燈管內(nèi)水銀及螢光粉的困難度增加，含水銀的螢光燈廢棄過程中也產(chǎn)生了嚴重的環(huán)保問題。此外回收毀壞的熒光燈，因水銀與螢光粉結(jié)合的化合物不易分離，其再利用的成本高，廠商回收廢燈管的意愿低，造成材料資源浪費與嚴重環(huán)保問題。
此外另一種常應用于屋外街燈的鈉燈，其構(gòu)造與水銀螢光燈類似，其差異點是密封管體內(nèi)填入適當壓力的惰性氣體(如氖氣(Neon)與氬氣(Argon)的混合氣)及含鈉物質(zhì)(或水銀加上含鈉物質(zhì))，但管內(nèi)無螢光粉涂層。此種燈的特點是目前氣體放電管式光源中發(fā)光效率最高者，缺點是鈉原子被激發(fā)后釋出的光波長僅589.0nm與589.6nm，對顏色的演繹性(color rendering)差。另外，鈉原子的蒸汽壓低，欲使密封管體內(nèi)的固態(tài)鈉變成氣態(tài)鈉，必須以高溫(目前常用溫度至少260℃)均勻分布，但是高溫使用環(huán)境會增加電力消耗。
目前螢光燈技術(shù)的另一缺點是使用的螢光粉13為短余輝的被動發(fā)光材料22，即當激發(fā)光熄滅螢光粉13即不發(fā)光。為了維持螢光燈的照明亮度，因此必需連續(xù)地通電，如此涂布于管內(nèi)壁的螢光粉13的溫度，將隨著螢光燈使用時間的增加而上升，而使得受氣體放電產(chǎn)生的等離子與高能量粒子(電子、正離子)撞擊的螢光粉13更易變質(zhì)分解，同時也使得水銀與螢光粉13反應形成不易汽化的水銀化合物也更快速，如此不但影響螢光燈的發(fā)光品質(zhì)與壽命，也限制螢光燈的操作電流(功率)。
另外，目前以紅外光加熱物體的紅外光源，大都是以電阻器材料通電升至高溫，物體表面將熱以光輻射釋出，以近紅外光(波長900-2000nm)光源而言，通常發(fā)熱體的表面溫度必須加熱至2200℃，不但耗電、高溫發(fā)熱體的周遭必須適當保護，以免引起燙傷。而中紅外光(波長2000-4000nm)與遠紅外光(波長大于4000nm)光源的熱體的表面溫度也必須分別加熱至1030℃與440℃。
而傳統(tǒng)無放置螢光粉的水銀放電管發(fā)出的紫外光為波長253.7nm與185nm，由于其能階過高，不適合直接照射人體皮膚來促進促進有益健康的生化反應的發(fā)生，以人體合成維生素D為例，適合的光源波長為280-400nm，傳統(tǒng)的水銀放電管所發(fā)出的紫外光253.7nm被紫外光發(fā)光材料吸收后，將其激發(fā)而發(fā)出較長波長的紫外光，例如GdBO3:Pr、SrB4O7:Eu或是(Sr，Mg)2P2O7:Eu等受激發(fā)后可發(fā)出波長280-400nm的紫外光。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有的熒光燈是將螢光粉等被動發(fā)光材料，涂布于氣體放電管的內(nèi)壁，使螢光粉受等離子溫度及離子撞擊影響，而造成螢光粉的材質(zhì)變壞、螢光粉與水銀反應形成不易汽化的水銀化合物、水銀消耗及螢光粉釋出氣體改變管內(nèi)氣體壓力與影響氣體放電的發(fā)光效率等問題。鑒于上述問題，本發(fā)明之目的在于提中一種熒光燈，達到水銀用量減少、改善發(fā)光不穩(wěn)、提高可見光的發(fā)光效率及解決水銀廢棄物的環(huán)保問題。同時螢光粉涂布于密封管壁上或安置于密封管外側(cè)，有隔絕冷空氣直接與密封管壁接觸的功能，因此可降低密封管氣體放電時的熱損失，改善氣體放電的發(fā)光效率及穩(wěn)定性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種螢光燈結(jié)構(gòu)，其特點在于，包括至少一密封管體，內(nèi)充填有一電激發(fā)光物質(zhì)，且該密封管體的管壁，可被該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生的一激發(fā)光所穿透；至少一對電極組，結(jié)合于該密封管體的兩端部，且與該電激發(fā)光物質(zhì)接觸，用以產(chǎn)生電能使該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生該激發(fā)光；至少一被動發(fā)光材料，附著于該密封管體的外表面而形成至少一被動發(fā)光涂層，可被該激發(fā)光所激發(fā)而發(fā)出對應的波長光；以及至少一保護層，由可穿透對應于被動發(fā)光涂層所發(fā)光線的材料所制成，覆蓋于該被動發(fā)光材料上。
上述螢光燈結(jié)構(gòu)，其特點在于該被動發(fā)光涂層至少有一層，發(fā)光材料為選自紅外光發(fā)光材料、可見光發(fā)光材料及紫外光發(fā)光材料所成組合。
本發(fā)明還提供一種螢光燈結(jié)構(gòu)，其特點在于，包括至少一密封管體，內(nèi)充填有一電激發(fā)光物質(zhì)且該密封管體的管壁，可被該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生的激發(fā)光所穿透；至少一對電極組，結(jié)合于該密封管體的兩端部且與該電激發(fā)光物質(zhì)接觸，用以產(chǎn)生電能使該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生該激發(fā)光；以及至少一被動發(fā)光體，可被該激發(fā)光所激發(fā)而發(fā)出對應的波長光，設置于該密封管體的外側(cè)。
上述螢光燈結(jié)構(gòu)，其特點在于，該被動發(fā)光體包含一支撐體，以承載被動發(fā)光材料；以及一被動發(fā)光材料，涂布于該支撐體的表面。
上述螢光燈結(jié)構(gòu)，其特點在于，該被動發(fā)光體是，由一被動發(fā)光材料直接成型高溫燒結(jié)而成的實體。
上述螢光燈結(jié)構(gòu)，其特點在于該被動發(fā)光體至少包含有一層被動發(fā)光材料，發(fā)光材料為選自紅外光發(fā)光材料、可見光發(fā)光材料及紫外光發(fā)光材料所成組合。
上述螢光燈結(jié)構(gòu)，其特點在于，該被動發(fā)光體為一管體或為一板體。
本發(fā)明還提供一種使被動發(fā)光體發(fā)亮的方法，其特點在于，包括下列步驟提供至少一密封管體，內(nèi)充填有電激發(fā)光物質(zhì)且該密封管體的管壁，可被該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生的激發(fā)光所穿透；設置至少一電極組，結(jié)合于該密封管體的兩端部，且與該電激發(fā)光物質(zhì)接觸，以該電極組提供該電激發(fā)光物質(zhì)一電能，使該電激發(fā)光物質(zhì)發(fā)出該激發(fā)光；以及設置至少一被動發(fā)光體，位于該密封管體的外側(cè)，以該電激發(fā)光物質(zhì)發(fā)出的激發(fā)光將該被動發(fā)光體激發(fā)，而使該被動發(fā)光體發(fā)光。
上述使被動發(fā)光體發(fā)亮的方法，其特點在于，該對電極組與一電源間進一步設有一間斷式控制電路，用以在一預定時間開啟及關(guān)閉對該電極組供應的電源。
上述使被動發(fā)光體發(fā)亮的方法，其特點在于，該間斷式控制電路進一步連接有一光傳感器，該光傳感器可用以檢測被動發(fā)光材料的發(fā)光亮度并提供信號至該間斷式控制電路以進一步控制提供給該電極組的該電源。
本發(fā)明的功效如下一、可避免螢光粉受等離子溫度及離子撞擊影響，而造成螢光粉的材質(zhì)變壞。
二、可避免螢光粉直接與水銀汽接觸后形成不易汽化的水銀化合物問題。
三、可降低水銀材料的消耗及防止螢光粉材質(zhì)改變而有降低可見光的發(fā)光效率問題。
四、氣體放電管制造時，水銀充填量易精確預估，降低使用量。
五、被動發(fā)光材料幾乎可以成為一非消耗材，重復回收使用。
六、氣體放電管損壞時，放電管易回收再次使用。
七、螢光燈損壞時，廠商回收再處理容易、成本降低，廠商回收廢棄燈管的意愿高。
八、可解決廢棄燈管的環(huán)保問題，同時也可以有效地重復利用相關(guān)材料的資源。
九、節(jié)省電力消耗及提供突然停電的緊急照明。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為現(xiàn)有的螢光燈結(jié)構(gòu)；圖2A為本發(fā)明的一種被動發(fā)光材料直接涂布于密封管體的管壁外表面上的螢光燈結(jié)構(gòu)實施例圖；圖2B為本發(fā)明的一種多層被動發(fā)光材料直接涂布于密封管體的管壁外表面上的螢光燈結(jié)構(gòu)實施例圖；圖2C為本發(fā)明的另一種多層被動發(fā)光材料直接涂布于密封管體的管壁外表面上的螢光燈結(jié)構(gòu)實施例圖；圖2D為本發(fā)明的另一種多層被動發(fā)光材料直接涂布于密封管體的管壁外表面上的螢光燈結(jié)構(gòu)實施例圖；圖3A為一具支撐管的被動發(fā)光體結(jié)合于密封管體的實施例圖；圖3B為一具支撐板的被動發(fā)光體結(jié)合于密封管體的實施例圖；圖4A為一以螢光粉直接制成的螢光管結(jié)合于密封管體的實施例圖；圖4B為一以螢光粉直接制成的螢光板結(jié)合于密封管體的實施例圖；圖4C為一以熒光粉直接制成的多層熒光管，結(jié)合于密封管體的實施例圖；圖4D為一以熒光粉直接制成的多層熒光管，結(jié)合于密封管發(fā)出紅外光與可見光混合光的實施例圖；圖5為螢光燈結(jié)構(gòu)使用的被動發(fā)光體為一板體時的實施例圖；圖6為本發(fā)明的一種螢光燈結(jié)構(gòu)實施例使用間斷式控制電路及光傳感器進行間斷式控制的電路實施例圖；圖7為本發(fā)明的一種使被動發(fā)光材發(fā)亮的方法實施例流程圖。
其中，附圖標記
10螢光燈結(jié)構(gòu) 11密封管體111 通氣管 12電極組13螢光粉 20螢光燈結(jié)構(gòu)21密封管體211 通氣管22被動發(fā)光材料22a 見光涂層22b 紅外光涂層 22c 紫外光涂層23保護層 30螢光燈結(jié)構(gòu)31被動發(fā)光體 31a 可見光材料31a 可見光被動發(fā)光體31b 紅外光被動發(fā)光體311 支撐管 312 支撐板31螢光管 314 螢光板40支架41間斷式控制電路42光傳感器具體實施方式
第一實施例如圖2A所示，為本發(fā)明的一種被動發(fā)光材料22直接涂布于一氣體放電管的密封管體21的管壁外表面上的螢光燈結(jié)構(gòu)20實施例圖。如圖2B所示，為本發(fā)明的一種多層被動發(fā)光材料直接涂布于密封管體的管壁外表面上的螢光燈結(jié)構(gòu)實施例圖。如圖2C所示，為本發(fā)明的另一種多層被動發(fā)光材料直接涂布于密封管體的管壁外表面上的螢光燈結(jié)構(gòu)實施例圖。如圖2D所示，為本發(fā)明的另一種多層被動發(fā)光材料直接涂布于密封管體的管壁外表面上的螢光燈結(jié)構(gòu)實施例圖。
本實施例為一種螢光燈結(jié)構(gòu)20，其包括一密封管體21、一對電極組12、一被動發(fā)光材料22以及一保護層23，其將被動發(fā)光材料22直接涂布于密封管體21的管壁外表面上，而形成一被動發(fā)光涂層。
密封管體21，其至少一端設有一玻璃制成的通氣管211，用以將密封管體21抽真空后，在內(nèi)部充填一電激發(fā)光物質(zhì)，其例如包含有惰性氣體(氬氣、氖氣、氪氣及前述氣體組合而成的混合氣)及水銀的電激發(fā)光物質(zhì)，其中水銀可為純水銀、含水銀物質(zhì)或水銀與金屬鹵化物的混合，以發(fā)出對應波長的激發(fā)光，例如紫外光、可見光或紫外光與可見光的混合光。電激發(fā)光物質(zhì)也可再加入純鈉或含鈉物質(zhì)，再將通氣管211向外的一端加以封閉，使密封管體21呈現(xiàn)密封狀態(tài)。并且，密封管體21的管壁，可被電激發(fā)光物質(zhì)的電激發(fā)光所穿透的材料制成，例如玻璃。
電極組12，結(jié)合于密封管體21的兩端部，且與電激發(fā)光物質(zhì)接觸，當通電后可產(chǎn)生一電能，而使電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生激發(fā)光。
被動發(fā)光材料22，附著于密封管體21的外表面上，而形成一被動發(fā)光涂層，特別是可以通過被動發(fā)光材料22與玻璃粉或高分子等粘著劑混合后，進行涂布如刷涂或以噴涂等方式附著于密封管體21的外表面上。被動發(fā)光材料22可以為可見光發(fā)光材料，如一短余輝發(fā)光材料、一長余輝發(fā)光材料、或一短余輝與一長余輝發(fā)光材料根據(jù)應用需求混合而成的混合物。其中激發(fā)光關(guān)閉后被動發(fā)光材料發(fā)出的光強度衰減至二分之一的時間大于一分鐘的被動發(fā)光材料稱為長余輝發(fā)光材料，反之短于一分鐘者稱為短余輝發(fā)光材料。
其具體而言，短余輝發(fā)光材料可以為短余輝螢光粉，其中單色螢光如紅Y2O3:Eu、綠Ce0.67Tb0.33MgAl11O19或Zn2SiO4:Mn、藍Sr5(PO4)3Cl:Eu或BaMg2Al16O27:Eu)，多色螢光粉如黃、青、橙、白色(Ca5(PO4)3F:Sb3+，Mn2+)等或紅、綠、藍三色螢光粉13的混合物，而長余輝發(fā)光材料可以是長余輝螢光粉，其中單色螢光粉如紅CaAl2O4:Eu，Nd、綠SrAl2O4:Eu，Dy、藍Sr4Al14O25:Eu，Dy)，多色螢光粉如黃、青、橙、白色(CaAl2O4:Dy3+)等或紅、綠、藍三色螢光粉13的混合物。此類被動發(fā)光材料22可以為單色或是多色或是多個單色材料混合而成。
被動發(fā)光材料22涂布于密封管體21的外管壁上，可以使用多種方式，例如將螢光粉、溶劑、粘著劑等攪拌成糊狀，然后以刷涂或空氣槍噴涂布于密封管體21的外管壁上，接著通過約80℃的烘干并以200-400℃的烘烤以去除溶劑，前述的粘著劑可為高分子材料或是玻璃粉，或是兩者的混合物。另外也可將密封管體21的外表面與被動發(fā)光涂層之間，預先被覆一可被電激發(fā)光物質(zhì)的激發(fā)光穿透的導體層，例如厚度0.5-1μm的氧化物導體層(銦錫氧化物、鋅鋁氧化物、錫銻氧化物或錫氟氧化物)或是薄金屬層(如厚度小于30nm的金、銀、鎳或鋁等)，然后再以電泳或靜電涂裝技術(shù)，將螢光粉涂布于外管壁上，再經(jīng)過適當?shù)暮婵咎幚?，以去除有機溶劑及增加粘著強度與透光性。前述的高分子材料為可穿透可見光的材料，例如聚氯乙烯(PVC，polyvinyl chloride)、聚碳酸酯(PC，Polycarbonate)、壓克力(PMMA，Poly Methylmethacrylate)、聚胺基甲酸酯(PU，polyurethane)等。
保護層23可進一步的覆蓋于被動發(fā)光材料22上，以增加可見光的穿透量，保護被動發(fā)光材料22因外力而脫落及防止灰塵、油脂等污染被動發(fā)光材料22表面，以利其表面清潔度的維護。本實施例的被動發(fā)光材料22表面，可涂布一層膜厚約為0.5-5μm可穿透可見光的氧化物導體(如銦錫氧化物、鋅鋁氧化物、錫銻氧化物或錫氟氧化物)、氧化物非導導體(如氧化鎂)、玻璃或高分子材料等保護層。高分子材料可如聚氯乙烯(PVC，polyvinyl chloride)、聚碳酸酯(PC，Polycarbonate)、壓克力(PMMA，Poly Methylmethacrylate)、聚胺基甲酸酯(PU，polyurethane)等。
保護層23為玻璃時，可使用可穿透可見光的低軟化點(低于600℃)玻璃涂料(如SnO-ZnO-P2O5玻璃粉、溶劑與amyl acetate結(jié)合劑)或玻璃凝膠液(glass sol-gel)而形成，其先覆蓋于被動發(fā)光材料22后再置入高溫爐中烘烤，以形成致密的玻璃膜保護層23，以保護被動發(fā)光材料22。另外也可利用熱蒸鍍或離子濺鍍法，將可透可見光的玻璃保護層成長于被動發(fā)光材料22的表面。
由于氧化物透明導體、氧化物透明非導體、高分子或玻璃的光折射率通常低于被動發(fā)光材料的光折射率，因此以此些材料制作的保護層23可增加可見光的穿透率。
此外，被動發(fā)光材料22除為可發(fā)出可見光的螢光粉材料之外，也可為受激發(fā)后可發(fā)出紅外光的材料，以產(chǎn)生紅外光作為加熱之用。當然也可為可發(fā)出可見光的材料與可發(fā)出紅外光的材料，分別構(gòu)成可見光涂層22a及紅外光涂層22b，形成層與層間的組合，使被動發(fā)光材料22發(fā)出純紅外光或可見光與紅外光的混合光，如圖2B與圖2C所示的結(jié)構(gòu)。此時，保護層23就必須為可穿透紅外光或是可同時穿透可見光及紅外光的材料所制成。圖2B與圖2C的差異在于，在圖2B中，紅外光涂層22b是完全覆蓋于可見光涂層22a的外部，而圖2C中，紅外光涂層22b只有覆蓋于可見光涂層22a外部的一部份，改變混合光中可見光跟紅外光的比例。
被動發(fā)光材料22也可以包含有紫外光發(fā)光材料，例如可以接受253nm激發(fā)光激發(fā)產(chǎn)生較長波長的紫外光(波長280-400nm)的材料，例如GdBO3:Pr、SrB4O7:Eu或是(Sr，Mg)2P2O7:Eu等。也可以將紅外光發(fā)光材料、可見光發(fā)光材料、紫外光發(fā)光材料加以混合形成單層涂層，或是形成一層以上的涂層，構(gòu)成可見光涂層22a、紅外光涂層22b及紫外光涂層22c，接受激發(fā)光后發(fā)出對應混合光，如圖2D所示的結(jié)構(gòu)。
第二實施例如圖3A所示，為一具支撐管311的被動發(fā)光體31，結(jié)合于密封管體21的實施例圖。參閱圖3B所示，為一具支撐板312的被動發(fā)光體31，結(jié)合于密封管體21的實施例圖。如圖4A，為一以螢光粉直接制成的螢光管313，結(jié)合于密封管體21的實施例圖。如圖4B所示，為一以螢光粉直接制成的螢光板314，結(jié)合于密封管體21的實施例圖。圖4(C)為一以熒光粉直接制成的多層熒光管313，結(jié)合于密封管體21的實施例圖。圖4D為一以熒光粉直接制成的多層熒光管313，結(jié)合于密封管體21發(fā)出紅外光與可見光混合光的實施例圖。如圖5所示，為螢光燈結(jié)構(gòu)30，其使用的被動發(fā)光體31通過一支架40與密封管體21結(jié)合的實施例圖。
本實施例為一種螢光燈結(jié)構(gòu)30，其將密封管體21與被動發(fā)光體31先分離制作然后再組合成一體，其包括一密封管體21、一對電極組12以及一被動發(fā)光體31及用于結(jié)合密封管體21與被動發(fā)光體的支架40。
密封管體21，其至少一端設有一玻璃制成的通氣管211，用以將密封管體21抽真空后，在內(nèi)充填一電激發(fā)光物質(zhì)，例如惰性氣體(氬氣、氖氣、氪氣及前述氣體組合而成的混合氣)及水銀(或鈉)的電激發(fā)光物質(zhì)，其中水銀可為純水銀或含水銀物質(zhì)，以發(fā)出紫外光、可見光或紫外光與可見光的混合光，再將通氣管211向外的一端加以封閉，使密封管體21呈現(xiàn)密封狀態(tài)。并且，密封管體21的管壁，可被電激發(fā)光物質(zhì)的激發(fā)光所穿透的材料制成，例如玻璃。
電極組12，結(jié)合于密封管體21之兩端部，且與電激發(fā)光物質(zhì)接觸，當通電后可產(chǎn)生一電能，而使電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生對應波長的激發(fā)光。
請參照圖3A及圖3B所示。被動發(fā)光體31，其結(jié)合于密封管體21的外側(cè)。被動發(fā)光體31由一支撐體及被動發(fā)光材料22所制成，具體而言，被動發(fā)光體31先提供一支撐體，例如一支撐管311或一支撐板312，然后再于面對密封管體的支撐體表面上涂布被動發(fā)光材料22，例如螢光粉。支撐體可以使用可被可見光穿透的材料所制成，例如玻璃，聚碳酸酯、聚氯乙烯、透明聚乙烯(PE)、聚丙烯等高分子材料制成。支撐體也可為對被動材料被激發(fā)后釋出的光具高反射而不能穿透的金屬材料如鎳、鋁、不銹鋼、銅、成長有金屬(如鎳、鋁、金或銀)膜的支撐材，以增加被動材料的發(fā)光強度。
被動發(fā)光材料22的涂布方法，例如將被動發(fā)光材料22、溶劑與高分子粘著劑均勻攪拌成漿糊狀，然后以刷涂、浸鍍(dipping)或空氣槍噴涂等方式進行涂布，接著通過約80℃的烘干并以200-400℃的烘烤以去除溶劑。又所涂布的被動發(fā)光材料22，可由一短余輝發(fā)光材料或一長余輝發(fā)光材料或短余輝發(fā)光材料與長余輝發(fā)光材料混合所制成。
單層被動發(fā)光材料涂層的被動發(fā)光材料22，除為可發(fā)出可見光的熒光粉材料之外，也可為吸收可見光或紫外光后受激發(fā)可發(fā)出紅外光的材料，以產(chǎn)生紅外光作為加熱之用，或吸收短波長(253nm)紫外光后受激發(fā)可發(fā)出長波長(280-400nm)紫外光的材料，或是多種發(fā)光材料混合以產(chǎn)生混合光。當然也可使用多種發(fā)光材料制作成多層結(jié)構(gòu)以放出可見光、紅外光、紫外光或此些光組合的混合光。涂層結(jié)構(gòu)如圖3A、3B的外側(cè)面涂布外，也可于支撐體的內(nèi)側(cè)面及外側(cè)面同時涂布。
請參照圖4A及圖4B所示，被動發(fā)光體31也可由一短余輝發(fā)光材料、一長余輝發(fā)光材料、或短余輝發(fā)光材料與長余輝發(fā)光材料混合經(jīng)成形后直接高溫燒結(jié)制成一管體或一板體。具體而言，例如將短余輝、長余輝螢光粉、或短余輝與長余輝螢光粉混合，成形后通過高溫燒結(jié)而制成的一螢光管313或一螢光板314。此種單層的熒光管313或熒光板314也可以采用紅外光發(fā)光材料或紫外光發(fā)光材料制作，當吸收激發(fā)光后發(fā)出紅外光或紫外光。也可由多種發(fā)光材料以特定比例混合后制作成被動發(fā)光體31，經(jīng)吸收激發(fā)光后發(fā)出可見光、紅外光、紫外光、可見光與紅外光的混合光、可見光與紫外光的混合光、紅外光與紫外光的混合光或紅外光與可見光與紫外光的混合光。
圖4C與圖4D為多層被動發(fā)光體31的代表例，密封管體21進行氣體放電后發(fā)出波長253nm的紫外光，被第一層可見光被動發(fā)光體31a吸收，將其激發(fā)而發(fā)出可見光，此可見光被第二層紅外光被動發(fā)光體31b吸收，將其激發(fā)后發(fā)出紅外光。若第二層紅外光被動發(fā)光體31b沒有完全覆蓋第一層，則多層被動發(fā)光體發(fā)出的光可以為可見光與紅外光的混合光，如圖4D所示。依此方法，經(jīng)適當組合的多層被動發(fā)光體31可被激發(fā)光所激發(fā)而發(fā)出可見光、紅外光、紫外光、可見光與紅外光的混合光、可見光與紫外光的混合光、紅外光與紫外光的混合光或紅外光與可見光與紫外光的混合光。
請參照圖5所示，本實施例的螢光燈結(jié)構(gòu)30，當使用的被動發(fā)光體31為一板體時，通過一支架40將密封管體21架設于中央部位，將被動發(fā)光體31以支架40支撐，使其固定于密封管體21的外側(cè)。
現(xiàn)有螢光材料都是先制作成螢光粉末，即燒結(jié)成具所欲結(jié)晶構(gòu)造后，將整塊材料進行粉碎、研磨成細粉，此過程會造成發(fā)光晶體產(chǎn)生缺陷如殘留應變、微裂痕而大大降低發(fā)光效率。再加上后續(xù)進行螢光粉涂布時，必須與溶劑、有機或無機粘著劑(binder)攪拌混合形成漿料(paste)，以進行涂布在支撐體表面?；旌线^程的研磨會傷害螢光粉的表面，而后續(xù)的有機物去除與粉末固著制作過程的加溫過程也會改變螢光粉發(fā)光中心的氧化態(tài)而降低發(fā)光效率。因此本發(fā)明提出高溫燒結(jié)的螢光管或螢光板，其制法為原始材料以固態(tài)法、化學共沉法或凝膠法混合均勻后，進行煅燒(calcining)反應形成所欲的螢光粉的相結(jié)構(gòu)，然后研磨成細粉，再與適當?shù)母叻肿诱持鴦┗旌希陨涑龀尚头绞街瞥晌灩夤芑蛭灩獍?，再置入高溫爐進行燒結(jié)(sintering)制成螢光管或螢光板。由于使用的螢光粉是經(jīng)高溫制程(通常1300℃或以上)，因此所制成的螢光管或螢光板，其本身材料穩(wěn)定且具耐酸堿的特性，此種螢光材料本質(zhì)為陶瓷材料，具有適當?shù)膹姸?，因此很適合作為結(jié)構(gòu)材料。對于有特定光源釋出方向的螢光燈，如使用小尺寸的燈泡型或平面狀的密封管體21，搭配產(chǎn)生可見光的螢光材料的形狀以平板狀較佳。有關(guān)螢光板的制造，除了可以使用與螢光管相同的方法外，也可以刮刀法、粉末冶金法、漿鑄法等成形后，置入高溫爐進行燒結(jié)(sintering)制成螢光片。
本實施例提出密封管體21與被動發(fā)光體31先分別獨立的制作，然后再組合成螢光燈結(jié)構(gòu)30。如此周遭空氣對被動發(fā)光體31螢光粉的散熱冷卻將增加，可使由螢光材料所制成的被動發(fā)光體31，在使用過程中能一直保持于低溫的狀態(tài)，有助于被動發(fā)光體31的發(fā)光效率增加及發(fā)光穩(wěn)定；然而氣體放電管的外緣由于有螢光管與周遭空氣分離，氣體放電管的管壁溫度容易穩(wěn)定，不受周遭空氣流動的影響，發(fā)光強度將更穩(wěn)定。
本實施例中的被動發(fā)光材料直接制成的螢光管313或板314，為增加發(fā)光量與抗使用環(huán)境能力，其裸露與空氣中的表面可再被覆可穿透可見光及光折射率低于被動發(fā)光材料的光折射率的材料進一步保護，如被覆氧化物導體(如銦錫氧化物、鋅鋁氧化物、錫銻氧化物或錫氟氧化物)、氧化物非導體(如氧化鎂)、玻璃或高分子材料等。
此外，被動發(fā)光體31除了以可發(fā)出可見光的螢光粉材料制作之外，也可為受激發(fā)后可發(fā)出紅外光的材料制作，以產(chǎn)生紅外光作為加熱之用。當然也可為可發(fā)出可見光的材料與可發(fā)出紅外光的材料混合或前述發(fā)光材料間的層與層組合，使被動發(fā)光體31發(fā)出可見光與紅外光的混合光或純紅外光。被動發(fā)光材料22也可以包含有紫外光發(fā)光材料，例如可以接受253nm激發(fā)光激發(fā)產(chǎn)生較長波長的紫外光(波長280-400nm)的材料，例如GdBO3:Pr、SrB4O7:Eu或是(Sr，Mg)2P2O7:Eu等。也可以將紅外光發(fā)光材料、可見光發(fā)光材料、紫外光發(fā)光材料加以混合形成單層涂層，或是由不同材料形成一層以上的涂層，接受激發(fā)光后發(fā)出對應混合光。
以下為上述各實施例的共同特性，使用上述各實施例的螢光燈結(jié)構(gòu)20、30時，將電極組12通電，使得氣體放電管21內(nèi)所充填的電激發(fā)光物質(zhì)被激發(fā)而產(chǎn)生激發(fā)光。又被動發(fā)光材料22或被動發(fā)光體31因為吸收激發(fā)光而能產(chǎn)生一可見光，如單色的紅、綠、藍或多色的黃、青色、橙色及白色，并進而產(chǎn)生照明的作用。
當螢光燈結(jié)構(gòu)20、30使用的被動發(fā)光涂層22或被動發(fā)光體31，其材料是短余輝螢光粉或者結(jié)合短余輝螢光粉所制成，其操作方式與現(xiàn)有螢光燈的操作方式相同，在電極組12上提供連續(xù)通電的電源。但當螢光燈結(jié)構(gòu)20、30使用的被動發(fā)光涂層22或被動發(fā)光體31，其材料長余輝螢光粉或者結(jié)合長余輝螢光粉所制成，其操作方式可以使用連續(xù)或間斷的方式供電源。如果以間斷式通電，可達到節(jié)省電力消耗及降低氣體放電管的管壁溫度等特點。
上述長于輝發(fā)光材料可為一高亮度長余輝的鍶鋁氧系長余輝材料。此種鍶鋁氧長余輝材料在黑暗中關(guān)掉發(fā)光源后，以人眼可看到的亮度原則，可持續(xù)發(fā)光達12小時以上，其亮度隨時間緩慢衰減。
本發(fā)明可將長余輝材料與螢光燈的密封管體21結(jié)合，再加上適當?shù)碾娫纯刂齐娐?，如此螢光燈的工作方式即可更改成為間斷式供電，使供應電極組12的電源在預定時間開啟或關(guān)閉。也就是一開始激活電源使密封管體21內(nèi)的電激發(fā)光物質(zhì)釋出激發(fā)光，然后激發(fā)光被涂布于密封管體21外壁的長余輝螢光粉吸收而將其激發(fā)，激發(fā)的螢光粉有部分立即回復至基態(tài)而釋出可見光，有部分則被儲存后續(xù)再釋出可見光，因此長余輝螢光粉除可立即釋出可見光進行照明外，也將激發(fā)光源吸收儲存。
當長余輝螢光粉儲存的能量達到飽和(儲存的飽和時間與長余輝螢光粉材料、厚度有關(guān))后，此時可關(guān)掉電極組12的電源，讓長余輝螢光粉所吸收的光能以可見光釋出提供所需的照明。
當長余輝螢光粉所提供的光亮度降至亮度需求低限時，可再次開啟電源(利用實驗求得的時間值或氣體放電管旁加一光檢測器，提供信號至控制器，自動回饋信號以控制電極組12的電源開關(guān))，如此不但可提供所需的持續(xù)性的照明，而且可減少供電地時間，因而可以達到節(jié)省電力的功效，同時以可使螢光燈結(jié)構(gòu)20、30的溫度降低，增加被動發(fā)光材料的發(fā)光效率。
由于本發(fā)明的螢光燈的損壞主要是發(fā)生在密封管體21，因此使用本實施例的螢光燈結(jié)構(gòu)20、30，當密封管體21損壞時，只要更換密封管體21即可。損壞的密封管體21回收后，經(jīng)過取下密封管體21的電極組12、回收殘留水銀、清洗處理、更新電子源電極組12、將電極組12再結(jié)合于玻璃管、抽真空、重新充入惰性氣體與適量水銀液滴及將抽氣管211封口等處理后，即完成新燈管制作。如此不但解決廢棄傳統(tǒng)螢光燈管其含水銀螢光粉因拋棄而產(chǎn)生的環(huán)保問題，同時還可使密封管體21的玻璃管、螢光粉、水銀等原材料的消耗大大減少，節(jié)省大量材料資源。
圖6為本發(fā)明的一種螢光燈結(jié)構(gòu)20、30實施例，使用間斷式控制電路41及光傳感器42進行間斷式控制的電路實施例圖。圖7為本發(fā)明的一種使被動發(fā)光材料22發(fā)亮的方法實施例流程圖。本實施例為一種使被動發(fā)光材料22發(fā)亮的方法，其包括下列步驟步驟S11提供一密封管體21，其內(nèi)部充填包含有氬氣及水銀的電激發(fā)光物質(zhì)且密封管體21的管壁，可被放電氣體的激發(fā)光所穿透，密封管體21可以由一玻璃管所制成。
步驟S12設置一對電極組12，結(jié)合于密封管體21的兩端部且與電激發(fā)光物質(zhì)接觸。
步驟S13設置一被動發(fā)光材料22，附著于密封管體21的外緣。被動發(fā)光材料22由一長余輝發(fā)光材料、或一短余輝發(fā)光材料與長余輝發(fā)光材料的混合物所制成，又被動發(fā)光材料22可進一步混合有一粘著物以方便制作成被動發(fā)光體或方便動發(fā)光材料22的涂布。
步驟S14設置一保護層23，覆蓋于被動發(fā)光材料22上，保護層23由一低熔點玻璃或一有機高分子材料所制成。
步驟S15設置一間斷式控制電路41，進一步于該對電極組12與一電源間進一步設置一間斷式控制電路41，因為被動發(fā)光材料22吸收氣體放電管21的光能后即使不再吸收光能也可以持續(xù)一段時間，因此可通過間斷式控制電路41，以間斷式提供電源的方式控制密封管體21中的氣體被激發(fā)放出激發(fā)光作用的時間。
步驟S16設置光傳感器42，將間斷式控制電路41進一步連接有一光傳感器42，光傳感器42可用以檢測被動發(fā)光材料22的發(fā)光亮度，當被動發(fā)光材料22的發(fā)光亮度衰減至一定程度時，則光傳感器42提供信號至間斷式控制電路41，使密封管體21中的氣體進行電激發(fā)供電一段時間，使密封管體21中的氣體再次作用以釋放出光能，而由被動發(fā)光材22所吸收。當密封管體21中的氣體發(fā)出激發(fā)光一段時間后，間斷式控制電路41會再次切斷提供給氣體的電力。此外當被動發(fā)光材22吸收激發(fā)光后發(fā)出的光含有紫外光或紅外光時，可通過間斷式控制電路41使成間斷式發(fā)光，以滿足有特定照光時間需求的應用。
當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種螢光燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括至少一密封管體，內(nèi)充填有一電激發(fā)光物質(zhì)，且該密封管體的管壁，可被該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生的一激發(fā)光所穿透；至少一對電極組，結(jié)合于該密封管體的兩端部，且與該電激發(fā)光物質(zhì)接觸，用以產(chǎn)生電能使該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生該激發(fā)光；至少一被動發(fā)光材料，附著于該密封管體的外表面而形成被動發(fā)光涂層，可被該激發(fā)光所激發(fā)而發(fā)出對應的波長光；以及至少一保護層，由可穿透對應于被動發(fā)光涂層所發(fā)光線的材料所制成，覆蓋于該被動發(fā)光材料上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螢光燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，該被動發(fā)光涂層至少有一層，該被動發(fā)光材料為選自紅外光發(fā)光材料、可見光發(fā)光材料及紫外光發(fā)光材料所成組合。
3.一種螢光燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括至少一密封管體，內(nèi)充填有一電激發(fā)光物質(zhì)且該密封管體的管壁，可被該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生的激發(fā)光所穿透；至少一對電極組，結(jié)合于該密封管體的兩端部且與該電激發(fā)光物質(zhì)接觸，用以產(chǎn)生電能使該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生該激發(fā)光；以及至少一被動發(fā)光體，可被該激發(fā)光所激發(fā)而發(fā)出對應的波長光，設置于該密封管體的外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螢光燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，該被動發(fā)光體包含一支撐體；以及一被動發(fā)光材料，涂布于該支撐體的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的螢光燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，該被動發(fā)光涂層至少有一層，該被動發(fā)光材料為選自紅外光發(fā)光材料、可見光發(fā)光材料及紫外光發(fā)光材料所成組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螢光燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，該被動發(fā)光體是，由一被動發(fā)光材料直接成型而成的實體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的螢光燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，該被動發(fā)光體至少包含有一層被動發(fā)光材料，該被動發(fā)光材料為選自紅外光發(fā)光材料、可見光發(fā)光材料及紫外光發(fā)光材料所成組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的螢光燈結(jié)構(gòu)，其特征在于，該被動發(fā)光體為一管體或為一板體。
9.一種使被動發(fā)光體發(fā)亮的方法，其特征在于，包括下列步驟提供至少一密封管體，內(nèi)充填有電激發(fā)光物質(zhì)且該密封管體的管壁，可被該電激發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生的激發(fā)光所穿透；設置至少一電極組，結(jié)合于該密封管體的兩端部，且與該電激發(fā)光物質(zhì)接觸，以該電極組提供該電激發(fā)光物質(zhì)一電能，使該電激發(fā)光物質(zhì)發(fā)出該激發(fā)光；以及設置至少一被動發(fā)光體，位于該密封管體的外側(cè)，以該電激發(fā)光物質(zhì)發(fā)出的激發(fā)光將該被動發(fā)光體激發(fā)，而使該被動發(fā)光體發(fā)光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的使被動發(fā)光體發(fā)亮的方法，其特征在于，該對電極組與一電源間進一步設有一間斷式控制電路，用以在一預定時間開啟及關(guān)閉對該電極組供應的電源。
全文摘要
本發(fā)明為一種螢光燈結(jié)構(gòu)，其包括密封管體、電極組及被動發(fā)光材料所組成的被動發(fā)光涂層或被動發(fā)光體，將被動發(fā)光涂層或被動發(fā)光體設置于密封管體的外側(cè)，可避免傳統(tǒng)被動發(fā)光涂層置于密封管體內(nèi)部，與密封管體內(nèi)部的電激發(fā)光物質(zhì)接觸而發(fā)生結(jié)合反應，產(chǎn)生如填充過量水銀、發(fā)光特性隨使用時間衰減、螢光燈管回收不易及螢光燈管廢棄后的水銀污染的環(huán)保等問題。
文檔編號H01J61/35GK101093778SQ20061008298
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者林瑞進 申請人:林瑞進